(57)【要約】  冷媒圧縮機は、電動要素と、この電動要素により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素とを備え、この圧縮要素を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材（１８５）とするものである。この摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層を含む、耐摩耗性被膜（１８０）が形成されている。この表面層（１８１）には、最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）であるＡ部分が含まれており、当該Ａ部分は、摺動面の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲内に存在している。耐摩耗性被膜（１８０）は、表面層（１８１）と基材（１８５）との間に、少なくとも１層の中間層（１８２〜１８４）を含んでもよい。これにより、摺動部材の自己耐摩耗性を向上させることができるので、優れた信頼性および効率の冷媒圧縮機が得られる。
2018097283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動要素と、前記電動要素により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素とを備え、
前記圧縮要素を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材とするものであり、
前記摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層を含む、耐摩耗性被膜が形成され、
前記表面層には、最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）であるＡ部分が含まれており、当該Ａ部分は、前記摺動面の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲内に存在していることを特徴とする、
冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記耐摩耗性被膜は、前記表面層と前記基材との間に介在する少なくとも１層の中間層を含み、
前記中間層は、最も多く占める成分が四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）であるとともにケイ素（Ｓｉ）化合物を含有し、かつ、柱状組織および層状組織の少なくとも一方を含有する鉄酸化物層を除くものであることを特徴とする、
請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記中間層は、前記鉄酸化物層以外の化合物層、および、前記基材の表面に施される機械的強度向上層の少なくとも一方であることを特徴とする、
請求項２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記化合物層は、浸炭層、窒化層、およびフェルマイト層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層であり、
前記機械的強度向上層は、冷間加工層、加工硬化層、固溶強化層、析出強化層、分散強化層、結晶粒微細化層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層であることを特徴とする、
請求項３に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
前記表面層の結晶粒径は０．００１〜１μｍの範囲内であることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
前記表面層は、少なくとも、互いに結晶密度の異なる表面ａ層および表面ｂ層から構成されていることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項７】
前記表面ａ層は最表面側に位置し、前記表面ｂ層は、前記表面ａ層の下方に位置するとともに、
前記表面ａ層の結晶密度が、前記表面ｂ層の結晶密度よりも小さいことを特徴とする、
請求項６に記載の冷媒圧縮機。
【請求項８】
前記表面ａ層は、アスペクト比が１から１０００の範囲内となる縦長の針状組織を含有することを特徴とする、
請求項６または７に記載の冷媒圧縮機。
【請求項９】
前記耐摩耗性被膜の膜厚は、１〜５μｍの範囲内であることを特徴とする、
請求項１から８のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１０】
前記冷媒をＲ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒もしくはその混合冷媒とし、
前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とすることを特徴とする、
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１１】
前記冷媒をＲ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ７４４等の自然冷媒もしくはその混合冷媒とし、
前記潤滑油を鉱油、エステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とすることを特徴とする、
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１２】
前記冷媒をＲ１２３４ｙｆ等のＨＦＯ系冷媒もしくはその混合冷媒とし、
前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とすることを特徴とする、
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１３】
前記電動要素は、複数の運転周波数でインバータ駆動されることを特徴とする、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機と、放熱器と、減圧装置と、吸熱器とを含み、これらを配管によって環状に連結した冷媒回路を備えることを特徴とする、
冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー等に使用される冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摺動部は、複数の摺動部材が互いに摺動面を介して組み合わせられることにより構成されている。一般に、摺動の種類がスライド摺動あるいは回転摺動であれば、当該摺動部を構成する少なくとも一方の摺動部材には、その摺動面に耐摩耗性被膜が形成されている。この耐摩耗性被膜は、代表的には、リン酸塩被膜、ガス窒化被膜、または、四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）単層からなる酸化鉄系の酸化被膜等が知られている。四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）単層の酸化被膜としては、黒染処理（別名フェルマイト処理とも呼ばれる。）方法で形成されたものが代表的である。【０００３】
このような耐摩耗性被膜は、摺動部材を構成する基材の表面を被覆している。基材は通常金属製であり、この基材の表面の少なくとも一部は摺動面である。摺動部で摺動が行われるときには、摺動面には潤滑油が供給されるので、摺動中の摺動部材では、潤滑油により摩耗が防止または抑制されるとともに、金属（基材）同士の接触による摺動抵抗の増加を抑制する。これにより、摺動部では、長期に亘って円滑な摺動が確保される。【０００４】
例えば、特許文献１には、耐摩耗性被膜としてリン酸塩被膜を用いた摺動部を備える冷媒圧縮機が開示されている。この冷媒圧縮機は、そのピストンまたはクランクシャフト等の摺動部分の摩耗を防止すべく当該摺動面に、リン酸塩被膜を形成する等の方策がとられている。このリン酸塩被膜の形成によって機械加工仕上げの加工面の凹凸を消し、摺動部材同士の初期なじみを良好にすることができる。【０００５】
例えば、冷媒圧縮機が備えるクランクシャフトの主軸部および軸受部においては、回転運動が行われている。冷媒圧縮機の停止中は回転速度が０ｍ／ｓとなり、起動時は金属接触状態からの回転運動開始となって大きな摩擦抵抗力がかかることになる。この冷媒圧縮機ではクランクシャフトの主軸部にリン酸塩被膜が形成されており、当該リン酸塩被膜が初期なじみ性を有する。それゆえ、リン酸塩被膜により、起動時の金属接触による異常摩耗を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２３８８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、冷媒圧縮機の高効率化を図るために、より粘度の低い潤滑油を使用したり、または、摺動部間の摺動長さがより短く設計されたりする。このため、特許文献１に開示されるような従来のリン酸塩被膜では、早期に摩耗もしくは摩滅して、なじみ効果の持続が困難となりおそれがある。これにより、リン酸塩被膜の自己耐摩耗性が低下する可能性がある。【０００８】
さらに、冷媒圧縮機においては、クランクシャフトが一回転する間にクランクシャフトの主軸部にかかる荷重は大きく変動する。また、この負荷変動に伴って、クランクシャフトおよび軸受部の間で、潤滑油に溶け込んだ冷媒ガスが気化して発泡することがある。この発泡により油膜が切れて金属接触する頻度が増加する。その結果、クランクシャフトの主軸部に形成したリン酸塩被膜が早期に摩耗して摩擦係数が上昇するおそれがある。【０００９】
また、摩耗係数の上昇に伴い摺動部の発熱も大きくなって、凝着等の異常摩耗が生じる懸念がある。さらに、冷媒圧縮機は、摺動部として、クランクシャフトの主軸部および軸受部以外に、ピストンおよびボアーも備えているが、これらピストンおよびボアーの間においても、前記と同様の現象を起こすおそれがある。【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、摺動部材の自己耐摩耗性を向上させることにより、信頼性に優れるとともに、優れた効率の冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置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】
【００１１】
本発明に係る冷媒圧縮機は、前記の課題を解決するために、電動要素と、前記電動要素により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素とを備え、前記圧縮要素を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材とするものであり、前記摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層を含む、耐摩耗性被膜が形成され、前記表面層には、最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）であるＡ部分が含まれており、当該Ａ部分は、前記摺動面の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲内に存在している構成である。【００１２】
前記構成によれば、摺動部材は自己耐摩耗性の向上と相手攻撃性の抑制を併せ持つとともに、基材と酸化被膜との密着性を向上することできる。それゆえ、潤滑油の粘度をより低くすることができるとともに、各摺動部を構成するそれぞれの摺動部材の摺動長さをより短く設計することができる。したがって、摺動部において摺動ロスの低減を図ることができるため、冷媒圧縮機として優れた効率および性能を実現できるとともに長期信頼性を確保することができる。【００１３】
また、本発明に係る冷凍装置は、前記の課題を解決するために、前記構成の冷媒圧縮機と、放熱器と、減圧装置と、吸熱器とを含み、これらを配管によって環状に連結した冷媒回路を備える構成である。【００１４】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、以上の構成により、摺動部材の自己耐摩耗性を向上させることにより、信頼性に優れるとともに、優れた効率の冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本開示の実施の形態に係る冷媒圧縮機の構成の一例を示す模式的断面図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、図１に示す冷媒圧縮機が備える摺動部に形成される耐摩耗性被膜の構成の一例を示す模式的断面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、図２Ａに示す耐摩耗性被膜の最表面に位置する表面層の具体例であって、図３Ａは、参考例として冷媒圧縮機の摺動部に形成された酸化被膜のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察を行った結果の一例を示すＴＥＭ画像であり、図３Ｂは、参考例として冷媒圧縮機の摺動部に形成された酸化被膜のＳＩＭ（操作イオン顕微鏡）観察を行った結果の一例を示すＳＩＭ画像である。
【図４】図４は、図１に示す冷媒圧縮機を備える冷凍装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示に係る冷媒圧縮機は、電動要素と、前記電動要素により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素とを備え、前記圧縮要素を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材とするものであり、前記摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層を含む、耐摩耗性被膜が形成され、前記表面層には、最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）であるＡ部分が含まれており、当該Ａ部分は、前記摺動面の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲内に存在している構成である。
【００１８】
前記構成によれば、摺動部材は自己耐摩耗性の向上と相手攻撃性の抑制を併せ持つとともに、基材と酸化被膜との密着性を向上することできる。それゆえ、潤滑油の粘度をより低くすることができるとともに、各摺動部を構成するそれぞれの摺動部材の摺動長さをより短く設計することができる。したがって、摺動部において摺動ロスの低減を図ることができるため、冷媒圧縮機として優れた効率および性能を実現できるとともに長期信頼性を確保することができる。
【００１９】
前記構成の冷媒圧縮機においては、前記耐摩耗性被膜は、前記表面層と前記基材との間に介在する少なくとも１層の中間層を含み、前記中間層は、最も多く占める成分が四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）であるとともにケイ素（Ｓｉ）化合物を含有し、かつ、柱状組織および層状組織の少なくとも一方を含有する鉄酸化物層を除くものである構成であってもよい。
【００２０】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記中間層は、前記鉄酸化物層以外の化合物層、および、前記基材の表面に施される機械的強度向上層の少なくとも一方である構成であってもよい。
【００２１】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記化合物層は、浸炭層、窒化層、およびフェルマイト層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層であり、前記機械的強度向上層は、冷間加工層、加工硬化層、固溶強化層、析出強化層、分散強化層、結晶粒微細化層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層である構成であってもよい。
【００２２】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記表面層の結晶粒径は０．００１〜１μｍの範囲内である構成であってもよい。
【００２３】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記表面層は、少なくとも、互いに結晶密度の異なる表面ａ層および表面ｂ層から構成されてもよい。
【００２４】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記表面ａ層は最表面側に位置し、前記表面ｂ層は、前記表面ａ層の下方に位置するとともに、前記表面ａ層の結晶密度が、前記表面ｂ層の結晶密度よりも小さい構成であってもよい。
【００２５】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記表面ａ層は、アスペクト比が１から１０００の範囲内となる縦長の針状組織を含有する構成であってもよい。
【００２６】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記耐摩耗性被膜の膜厚は、１〜５μｍの範囲内である構成であってもよい。
【００２７】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記冷媒をＲ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒もしくはその混合冷媒とし、前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とする構成であってもよい。
【００２８】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記冷媒をＲ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ７４４等の自然冷媒もしくはその混合冷媒とし、前記潤滑油を鉱油、エステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とする構成であってもよい。
【００２９】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記冷媒をＲ１２３４ｙｆ等のＨＦＯ系冷媒もしくはその混合冷媒とし、前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とする構成であってもよい。
【００３０】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記冷媒をＲ１２３４ｙｆ等のＨＦＯ系冷媒もしくはその混合冷媒とし、前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とする構成であってもよい。
【００３１】
また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記電動要素は、複数の運転周波数でインバータ駆動される構成であってもよい。
【００３２】
本開示に係る冷媒圧縮機は、前記構成の冷媒圧縮機と、放熱器と、減圧装置と、吸熱器とを含み、これらを配管によって環状に連結した冷媒回路を備える構成である。
【００３３】
以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３４】
（実施の形態１）
［冷媒圧縮機の構成］
まず、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機の代表的な一例について、図１および図２Ａ〜図２Ｄを参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００の断面図であり、図２Ａ〜図２Ｄは、冷媒圧縮機１００の摺動部に形成された耐摩耗性被膜１８０の具体的な構成例を示す模式的断面図である。
【００３５】
図１に示すように、冷媒圧縮機１００においては、密閉容器１０１内にはＲ１３４ａからなる冷媒ガス１０２が充填されるとともに、底部には潤滑油１０３としてエステル油が貯留されている。また、密閉容器１０１内には、固定子１０４および回転子１０５からなる電動要素１０６と、これによって駆動される往復式の圧縮要素１０７とが収容されている。
【００３６】
そして、圧縮要素１０７は、クランクシャフト１０８、シリンダーブロック１１２、ピストン１３２等によって構成されている。圧縮要素１０７の構成を以下に説明する。
【００３７】
クランクシャフト１０８は、回転子１０５を圧入固定した主軸部１０９と、主軸部１０９に対し偏心して形成された偏心軸１１０と、から少なくとも構成される。クランクシャフト１０８の下端には潤滑油１０３に連通する給油ポンプ１１１を備えている。
【００３８】
クランクシャフト１０８は、基材１８５として、鉄系材料を使用し、表面に耐摩耗性被膜１８０が形成されている。本実施の形態１における耐摩耗性被膜１８０の代表的な構成例を図２Ａ〜図２Ｄに示す。図２Ａ〜図２Ｄは、それぞれ耐摩耗性被膜１８０の構成の一例を示す模式的断面図である。
【００３９】
本実施の形態１における耐摩耗性被膜１８０は、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、最表面に表面層１８１を備えていればよい。この表面層１８１は、少なくとも微結晶から構成されているとともに、最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）であるＡ部分が含まれている。このＡ部分は、摺動面（摺動部を構成する摺動部材の外表面）の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲内に存在している。また、表面層１８１の下層には、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、１層以上の中間層１８２〜１８４が設けられていればよい。
【００４０】
例えば、図２Ａまたは図２Ｂに示すように、中間層１８２は、耐摩耗性被膜１８０において、表面層１８１と基材１８５との間に介在している。図２Ａまたは図２Ｂでは、表面層１８１と基材１８５との間には、１層（単層）の中間層１８２が設けられているが、図２Ｃまたは図２Ｄに示すように、複数層の中間層１８２〜１８４が設けられてもよい。
【００４１】
例えば、図２Ｃにおいては、表面層１８１と基材１８５との間に、２層の中間層１８２，１８３が設けられ、図２Ｄにおいては、表面層１８１と基材１８５との間に、３層の中間層１８２〜１８４が設けられている。さらに図示しないが、表面層１８１と基材１８５との間には、４層以上の中間層１８２〜１８４が設けられてもよいし、同様に図示しないが、表面層１８１と基材１８５との間には、中間層１８２〜１８４が無くてもよい。言い換えれば、表面層１８１は基材１８５の表面に直接設けられてもよい。
【００４２】
これら中間層１８２〜１８４の具体的構成は特に限定されないが、本開示においては、中間層１８２〜１８４は、鉄酸化物層を除くものであればよい。本開示における鉄酸化物層とは、最も多く占める成分が四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）であるとともにケイ素（Ｓｉ）化合物を含有し、かつ、柱状組織および層状組織の少なくとも一方を含有する鉄酸化物層を除くものである。なお、耐摩耗性被膜１８０、並びに、表面層１８１および中間層１８２〜１８４のより具体的構成については後述する。
【００４３】
シリンダーブロック１１２は鋳鉄からなり、略円筒形のボアー１１３を形成するとともに、主軸部１０９を軸支する軸受部１１４を備えている。
【００４４】
また、回転子１０５にはフランジ面１２０が形成され、軸受部１１４の上端面がスラスト面１２２になっている。フランジ面１２０と軸受部１１４のスラスト面１２２との間には、スラストワッシャ１２４が挿入されている。フランジ面１２０、スラスト面１２２およびスラストワッシャ１２４でスラスト軸受１２６を構成している。
【００４５】
ピストン１３２はある一定量のクリアランスを保ってボアー１１３に遊嵌され、鉄系の材料からなり、ボアー１１３と共に圧縮室１３４を形成する。また、ピストン１３２は、ピストンピン１３７を介して連結手段であるコンロッド１３８により偏心軸１１０と連結されている。ボアー１１３の端面はバルブプレート１３９で封止されている。
【００４６】
ヘッド１４０は高圧室を形成している。ヘッド１４０は、バルブプレート１３９のボアー１１３の反対側に固定される。サクションチューブ（図示せず）は、密閉容器１０１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス１０２を密閉容器１０１内に導く。サクションマフラー１４２は、バルブプレート１３９とヘッド１４０に挟持される。
【００４７】
以上のように構成された冷媒圧縮機１００について、以下その動作を説明する。
商用電源（図示せず）から供給される電力は電動要素１０６に供給され、電動要素１０６の回転子１０５を回転させる。回転子１０５はクランクシャフト１０８を回転させ、偏心軸１１０の偏心運動が連結手段のコンロッド１３８からピストンピン１３７を介してピストン１３２を駆動する。ピストン１３２はボアー１１３内を往復運動し、サクションチューブ（図示せず）を通して密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガス１０２をサクションマフラー１４２から吸入し、圧縮室１３４内で圧縮する。
【００４８】
潤滑油１０３はクランクシャフト１０８の回転に伴い、給油ポンプ１１１から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１３２とボアー１１３の間においてはシールを司る。なお、摺動部とは、複数の摺動部材が互いの摺動面で接した状態で摺動する部位を意味する。
【００４９】
ここで、近年の冷媒圧縮機１００では、さらなる高効率化を図るため、潤滑油１０３として、（１）より粘度の低いものを使用する、または、（２）摺動部を構成するそれぞれの摺動部材の摺動長さ（摺動部間の摺動長さとする。）がより短く設計される、等の対応が行われている。そのため、摺動条件はより過酷な方向に進んでいる。すなわち、摺動部の間の油膜はより薄くなる傾向にあり、あるいは、摺動部の間の油膜が形成され難い傾向にある。
【００５０】
加えて、冷媒圧縮機１００においては、クランクシャフト１０８の偏心軸１１０が、シリンダーブロック１１２の軸受部１１４、並びに、クランクシャフト１０８の主軸部１０９に対して偏心して形成されている。そのため、圧縮された冷媒ガス１０２のガス圧により、クランクシャフト１０８の主軸部１０９と偏心軸１１０とコンロッド１３８との間に、負荷変動を伴う変動荷重が加えられる。この負荷変動に伴って、主軸部１０９と軸受部１１４との間などで、潤滑油１０３に溶け込んだ冷媒ガス１０２が繰り返し気化するため、潤滑油１０３に発泡が発生する。
【００５１】
このような理由により、クランクシャフト１０８の主軸部１０９と軸受部１１４との間などの摺動部において、油膜が切れて摺動面同士が金属接触する頻度が増加する。
【００５２】
しかしながら、この冷媒圧縮機１００の摺動部、例えば、本実施の形態１で一例として示すクランクシャフト１０８の摺動部には、前述した３層を含む構成の耐摩耗性被膜１８０が施してある。そのため、油膜が切れる頻度が増加したとしても、これに伴い発生する摺動面の摩耗を長期間にわたって抑制することができる。
【００５３】
本実施の形態１では、冷媒圧縮機１００が備える摺動部材としては、クランクシャフト１０８を例示しているが、摺動部材は、クランクシャフト１０８に限定されない。前記構成の冷媒圧縮機１００における摺動部材としては、ピストン１３２およびボアー１１３であってもよいし、コンロッド１３８であってもよい。本開示では、これら摺動部材の表面に、耐摩耗性被膜１８０が形成されていればよい。
【００５４】
［耐摩耗性被膜の構成］
次に、本開示に係る冷媒圧縮機１００が備える摺動部材に設けられる耐摩耗性被膜１８０について、図２Ａ〜図２Ｄに加えて、図３Ａ，図３Ｂを参照して具体的に説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、いずれも耐摩耗性被膜１８０の表面層１８１を例示するための参考例である酸化被膜の断面を示す顕微鏡画像である。このうち、図３Ａは、表面層１８１を含む酸化被膜をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察した結果の一例であり、図３Ｂは、表面層１８１を含む酸化被膜をＳＩＭ（走査イオン顕微鏡）観察を行った結果の一例である。
【００５５】
前述したように、図２Ａ〜図２Ｄに模式的に示す通り、本開示における摺動部材の摺動面には耐摩耗性被膜１８０が形成され、この耐摩耗性被膜１８０は、最表面に位置する表面層１８１と、この表面層１８１および基材１８５との間に位置する中間層１８２〜１８４とを備えている。中間層１８２〜１８４は、少なくとも１層設けられていればよい。すなわち、耐摩耗性被膜１８０が備える中間層１８２〜１８４は、１層（単層）であってもよいし、複数層であってもよい。さらに、中間層１８２〜１８４は無くてもよい。
【００５６】
したがって、本開示においては、耐摩耗性被膜１８０は、少なくとも表面層１８１を備えていればよいが、図２Ａ，図２Ｂに示すように、表面層１８１および中間層１８２を備える２層構造であってもよいし、図２Ｃに示すように、表面層１８１および中間層１８２，１８３を備える３層構造であってもよいし、図２Ｄに示すように、表面層１８１および中間層１８２〜１８４を備える４層構造であってもよいし、図示しないが５層構造以上であってもよいし、表面層１８１および中間層１８２〜１８４以外の層を備えていてもよい。
【００５７】
表面層１８１は、耐摩耗性被膜１８０の最表面に位置し、少なくとも微結晶からなる構成となっている。さらに、この表面層１８１には、前述したＡ部分（最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）である部分）が含まれる。このＡ部分の位置は、摺動面の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲内となっている。なお、Ａ部分の存在する位置の範囲、すなわち、摺動部材の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲を、便宜上「最表面範囲」と称する。
【００５８】
Ａ部分は、表面層１８１中に含まれる部位であり、かつ、最表面範囲に位置する部位であればよいが、Ａ部分そのものの厚さは特に限定されない。Ａ部分は、最表面範囲の上限である０．３μｍよりも薄い（厚さ０．３μｍ未満）構成であってもよいし、０．３μｍよりも厚い（厚さ０．３μｍ超）構成であってもよい。例えば、Ａ部分の厚さが０．１μｍまたは０．２μｍであれば、このような薄いＡ部分は、最表面範囲（０．３μｍ以下の範囲）内に収まって位置していることになる。あるいは、Ａ部分の厚さが０．５μｍまたは０．７μｍであれば、このような厚いＡ部分は、摺動部材の最表面範囲（０．３μｍ以下の範囲）内に存在するとともに、最表面範囲外にもはみ出して存在していることになる。
【００５９】
表面層１８１の厚さは特に限定されず、本開示に係る耐摩耗性被膜１８０としての機能または作用を十分に発揮できる程度であればよい。また、表面層１８１を構成する微結晶は、下層の中間層１８２〜１８４に含まれる結晶構造、あるいは、基材１８５に含まれる結晶構造よりも小さな粒径を有する結晶であればよいが、具体的には、例えば、ナノレベルの微結晶が敷き詰められたような組織であればよい。
【００６０】
表面層１８１を構成する微結晶の粒径は特に限定されないが、０．００１μｍ（１ｎｍ）〜１μｍ（１０００ｎｍ）の範囲内を挙げることができる。なお、微結晶のより具体的な粒径の範囲は、耐摩耗性被膜１８０の製造条件を適宜設定することで、好適な範囲内に設定することができる。表面層１８１の一例としては、例えば、図３Ａに示す参考例としての参考酸化被膜５００Ａに含まれる表面層１８１を挙げることができる。
【００６１】
この参考酸化被膜５００Ａは、表面層１８１、参考中間層５０２および参考中間層５０３から構成される３層構造であり、基材１８５の表面に形成されている。参考中間層５０２および参考中間層５０３は、本開示における中間層１８２〜１８４から除かれる鉄酸化物層（最も多く占める成分が四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）であるとともにケイ素（Ｓｉ）化合物を含有し、かつ、柱状組織および層状組織の少なくとも一方を含有する層）に該当する。この表面層１８１は、図３Ａに示すように、例えば、粒径１００ｎｍ以下の微結晶が敷き詰められたような組織で構成されている。本開示における表面層１８１も同様の構成を有していればよい。
【００６２】
なお、図３Ａに例示する参考酸化被膜５００ＡのＴＥＭ画像においては、表面層１８１の上方にも層が観察される。参考酸化被膜５００Ａが形成された試料（摺動部材の一部）をＴＥＭで観察する際には、当該試料を保護するために、参考酸化被膜５００Ａの上に保護膜（カーボン蒸着膜）を形成する。図３Ａにおいて、表面層１８１の上方に観察される層は、この保護膜である。
【００６３】
ここで、表面層１８１は、微結晶からなる組織で構成されるが、表面層１８１には、微結晶以外の組織等を全く含まないという意味ではない。本開示においては、表面層１８１は、実質的に微結晶からなる構成であり、「不純物」の範囲内で他の組織等を含んでもよい。したがって、表面層１８１は、少なくとも微結晶からなる構成、言い換えれば、微結晶を主たる組織とする構成であればよく、他の組織を含んでもよい。
【００６４】
表面層１８１は少なくとも微結晶で構成されるとともに、これら微結晶の間にはわずかな空隙が生じ、あるいは、表面に微小な凹凸が生ずる。このような空隙および／または凹凸が存在することで、摺動状態が厳しい状況であっても摺動面に潤滑油１０３を留めること、いわゆる「保油性」を発揮することが可能となり、その結果、摺動面に油膜が形成され易くなると考えられる。
【００６５】
また、表面層１８１が少なくとも微結晶で構成される緻密な構造を有していることから、耐摩耗性被膜１８０の最表面は良好な強度を発揮することができる。それゆえ、表面層１８１の存在によって耐摩耗性被膜１８０は、最表面の「保油性」が高く、かつ、良好な強度を有する構成とすることができる。それゆえ、例えば、摺動部材が貧油条件下で摺動することになっても、最表面が良好な強度を有するとともに、摺動面に油膜の形成を促すことができる。これにより、耐摩耗性被膜１８０を備える摺動部材は、良好な自己耐摩耗性を実現できるとともに、相手材に対する攻撃性（相手攻撃性）を低下することができる。
【００６６】
本開示における表面層１８１は、図２Ａ，図２Ｃ，図２Ｄに模式的に示し、図３Ａの参考酸化被膜５００Ａに例示するように、全体的に「単一層」である構成であってもよい。しかしながら、表面層１８１の具体的構成はこれに限定されず、例えば、図２Ｂに模式的に示し、図３Ｂの参考酸化被膜５００Ｂに例示するように、表面層１８１は、少なくとも、互いに結晶密度の異なる表面ａ層１８１ａおよび表面ｂ層１８１ｂから構成されてもよい。
【００６７】
図３Ｂに示す参考酸化被膜５００Ｂは、参考酸化被膜５００Ａと同様に、表面層１８１、参考中間層５０２および参考中間層５０３から構成される３層構造であり、基材１８５の表面に形成されている。参考中間層５０２および参考中間層５０３は、前記の通り、本開示における中間層１８２〜１８４から除かれる鉄酸化物層に該当する。ここで、図３Ｂに示す表面層１８１は、図２Ｂにも模式的に示すように、結晶密度が異なる表面ａ層１８１ａおよび表面ｂ層１８１ｂに区分することが可能となっている。
【００６８】
図２Ｂに模式的に示し、図３Ｂの参考酸化被膜５００Ｂで例示するように、表面層１８１は、実質的に微結晶からなる構成である、という点で、図２Ａ，図２Ｃ，図２Ｄに模式的に示し、図３Ａの参考酸化被膜５００Ａに例示する表面層１８１と同様に「単一層」と見なすことができる。しかしながら、例えば、図３Ｂに例示するように、微結晶の密度を基準として見れば、表面層１８１のうち、最表面側の部分である表面ａ層１８１ａと、基材１８５（参考中間層５０２）側の部分である表面ｂ層１８１ｂとに区分することができる。表面ａ層１８１ａは、その下の表面ｂ層１８１ｂに比べて結晶密度が小さい（低密度である）。
【００６９】
具体的には、図３Ｂに例示するように、表面ａ層１８１ａは、少なくとも微結晶からなるとともに、所々に空隙部（図３Ｂにおいて黒っぽく見える部分）を有する。また、表面ａ層１８１ａは、短径側の長さが１００ｎｍ以下で、かつ、アスペクト比が１から１０００の範囲内となる縦長の針状組織を含有している。これに対して、表面ａ層１８１ａの下方の表面ｂ層１８１ｂには、空隙部も針状組織もほとんど含有されていない。表面ｂ層１８１ｂは、ナノレベルの微結晶が敷き詰められたような組織となっている。
【００７０】
このように、耐摩耗性被膜１８０の表面層１８１が、表面ａ層１８１ａおよび表面ｂ層１８１ｂにより構成されていれば、前述した、実質的に「単一層」の表面層１８１（図２Ａまたは図３Ａ参照）と同様に、良好な強度とともに、良好な「保油性」を発揮できるだけでなく、良好な耐剥離性も実現することができる。
【００７１】
表面層１８１を構成する表面ａ層１８１ａおよび表面ｂ層１８１ｂのいずれも、少なくとも微結晶で構成される緻密な構造を有していることから、耐摩耗性被膜１８０の最表面は良好な強度を発揮することができる。また、表面ａ層１８１ａには、実質的に「単一層」の表面層１８１（図２Ａまたは図３Ａ参照）と同様に、微結晶の間に空隙および／または凹凸が存在する。特に、表面ａ層１８１ａは、微結晶の結晶密度が低いために、実質的に「単一層」の表面層１８１における微小な空隙よりも「広い」空隙である空隙部を有する。そのため、摺動部に潤滑油１０３が給油されにくいような状況（貧油状況）であっても、摺動面に良好に潤滑油１０３を留めることができる。その結果、摺動部材として良好な「保油性」を発揮することができる。
【００７２】
しかも、表面ａ層１８１ａには、「保油性」に寄与する空隙部が生じるだけでなく、針状組織も含有されている。針状組織は、微結晶に比べて硬度が低いため、摺動面においては自己犠牲型の摩耗を呈する。その結果、相手材の摺動面との「なじみ」を促進させることができる。それゆえ、冷媒圧縮機１００においては、起動時に、摺動部における静摩擦の発生を抑制するため、早期に安定した低入力を実現することができる。
【００７３】
また、表面ａ層１８１ａの下方に位置する表面ｂ層１８１ｂは、表面ａ層１８１ａよりも結晶密度が大きい。そのため、微結晶が敷き詰められた組織としては、表面ａ層１８１ａより緻密になり機械的強度も向上する。その結果、良好な「保油性」を発揮する表面ａ層１８１ａを、機械的強度の高い表面ｂ層１８１ｂで支持することになる。それゆえ、表面層１８１全体として見れば、より良好な「保油性」を発揮できるとともに、表面層１８１の耐剥離性を向上することができる。
【００７４】
中間層１８２〜１８４は、前述した表面層１８１の下方に少なくとも１層形成されるものであり、鉄酸化物層以外の層として構成される。中間層１８２〜１８４は、図３Ａに示す参考酸化被膜５００Ａまたは図３Ｂに示す参考酸化被膜５００Ｂでは、鉄酸化物層が「中間層」（参考中間層５０２，５０３）として設けられていたが、本開示においては、中間層１８２〜１８４は、鉄酸化物層以外の層であればよく、具体的には、例えば、鉄酸化物層以外の化合物層、および、基材１８５の表面に施される機械的強度向上層の少なくとも一方を挙げることができる。
【００７５】
鉄酸化物層以外の化合物層としては、例えば、浸炭層、窒化層、およびフェルマイト層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層を挙げることができる。
【００７６】
浸炭層は、素材の表面の硬化を目的として炭素を添加する（浸炭処理する）ことにより形成される。浸炭処理は、素材を硬化させるための準備であり、硬化そのものは焼入れおよび焼き戻しにより行われる。より具体的な手法としては、ガス浸炭、真空浸炭（真空ガス浸炭）、プラズマ浸炭（イオン浸炭）等が挙げられるが、特に限定されない。浸炭層の厚さは特に限定されないが、標準的には０．５ｍｍであり、最大２ｍｍ程度である。
【００７７】
窒化層は、素材に窒素を浸み込ませる処理により形成される。代表的には、ガス窒化またはガス軟窒化等が挙げられるが、特に限定されない。ガス窒化では、素材の表面に高い硬度の窒化物を形成することによって素材の表面を浸炭層よりも硬化させることが可能である。ガス窒化により得られる窒化層は、鉄がアルミニウムまたはクロムと窒素と化合した化合物（Ｆｅ−Ａｌ−ＮまたはＦｅ−Ｃｒ−Ｎ）を含む。ガス軟窒化では、鉄と窒素との化合物層（Ｆｅ3Ｎ，Ｆｅ4Ｎ）を形成することによって素材の表面を硬化する。窒化層の厚さは特に限定されないが、ガス窒化であれば０．１〜０．３ｍｍ程度であり、ガス軟窒化であれば８〜１５μｍである。
【００７８】
フェルマイト層は、黒染処理（フェルマイト処理）により、素材の表面に四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）の黒色の緻密な酸化被膜が形成される。フェルマイト層の厚さは特に限定されないが、０．２〜１μｍ程度である。
【００７９】
機械的強度向上層としては、例えば、冷間加工層、加工硬化層、固溶強化層、析出強化層、分散強化層、結晶粒微細化層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層を挙げることができる。
【００８０】
冷間加工層は、常温もしくは素材の再結晶温度未満で冷間加工を行うことにより形成される。
【００８１】
加工硬化層は、無数の鐵鋼または非鉄金属の小さな球体を高速で素材表面に衝突させることで、塑性変形による加工硬化および圧縮残留応力を付与することにより形成される。
【００８２】
固溶強化層は、固溶体を形成することにより素材を強化することにより形成され、置換型または侵入型の固溶原子を素材に導入する。
【００８３】
析出強化層は、主として時効熱処理により微細な第２相析出物を素材に分散させることにより形成される。
【００８４】
分散強化層は、酸化物等の粒子を素材に分散することにより形成される。
【００８５】
結晶粒微細化層は、強化結晶粒の大きさを小さくすることにより形成される。
【００８６】
なお、本開示に係る耐摩耗性被膜１８０において、中間層１８２〜１８４の具体例は、前述した鉄酸化物層以外の化合物層または機械的強度向上層に限定されず、公知の他の層であってもよい。また、表面層１８１と基材１８５との間に複数の中間層１８２〜１８４が形成される場合、全ての中間層１８２〜１８４が同一種類の層であってもよいし、それぞれ異なる種類の層であってもよい。あるいは、中間層１８２〜１８４が３層以上である場合、一部の中間層１８２〜１８４が同一種類であり、他の中間層１８２〜１８４が別の種類であってもよい。
【００８７】
このように、本開示に係る耐摩耗性被膜１８０においては、基材１８５側に中間層１８２〜１８４を少なくとも１層形成してもよい。これら中間層１８２〜１８４は、その種類によっては、表面層１８１を構成する微結晶に比べて相対的に硬度が低い（軟らかい）ものであったり、逆に高い（硬い）ものであったりする。
【００８８】
軟らかいものであれば、摺動時には、中間層１８２〜１８４は「緩衝材」のように機能すると推測されるので、摺動時の表面に対する圧力により微結晶は基材１８５側に圧縮されるように挙動すると考えられる。その結果、耐摩耗性被膜１８０の相手攻撃性は、他の表面処理膜と比較して顕著に低下し、相手材の摺動面の摩耗を有効に抑制していると考えられる。
【００８９】
一方、硬いものであれば、摺動時には、安定した中間層１８２〜１８４により微結晶は安定して耐摩耗性被膜１８０の表面に支持されると考えられる。その結果、耐摩耗性被膜１８０の耐剥離性をより良好なものにすることができると考えられる。
【００９０】
耐摩耗性被膜１８０の製造方法（形成方法）は、表面層１８１および中間層１８２〜１８４を形成可能な公知の方法を好適に用いることができ、特に限定されない。例えば、中間層１８２〜１８４が前述した鉄酸化物層以外の化合物層であれば、当該化合物層を形成する工程を実行した後に、表面層１８１を形成する工程を実行すればよい。同様に、中間層１８２〜１８４が前述した機械的強度向上層であれば、当該機械的強度向上層を形成するための処理を基材１８５の表面に施す工程を実行した後に、表面層１８１を形成する工程を実行すればよい。
【００９１】
さらには、複数の中間層１８２〜１８４として、１層以上の化合物層および１層以上の機械的強度向上層を含む場合、それぞれの層を形成する工程を実行した後に、表面層１８１を形成する工程を実行すればよい。あるいは、中間層１８２〜１８４の種類にもよるが、中間層１８２〜１８４を形成する工程と表面層１８１を形成する工程とを実質的に同時に実行してもよい。
【００９２】
表面層１８１を形成する方法も特に限定されず、基材１８５である鉄系材料の種類、基材１８５の表面に形成される中間層１８２〜１８４の種類、求める耐摩耗性被膜１８０の物性等の諸条件に応じて、製造条件等を適宜設定することができる。本開示では、中間層１８２〜１８４の種類等によるが、炭酸ガス（二酸化炭素ガス）等の公知の酸化性ガスおよび公知の酸化設備を用いて、数百℃の範囲内、例えば４００〜８００℃の範囲内で基材１８５であるねずみ鋳鉄を酸化することにより、基材１８５の表面に表面層１８１を形成することができる。
【００９３】
［変形例］
このように、本開示に係る冷媒圧縮機１００は、電動要素１０６と、電動要素１０６により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素１０７とを備え、圧縮要素１０７を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材１８５とするものであり、この摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層１８１を含む、耐摩耗性被膜１８０が形成され、表面層１８１には、最も多く占める成分が三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）であるＡ部分が含まれており、当該Ａ部分は、摺動面の最表面から少なくとも０．３μｍ以下の範囲（最表面範囲）内に存在している構成である。
【００９４】
これにより、摺動部材の自己耐摩耗性を向上するとともに、相手攻撃性を十分に抑制することができる。そのため、従来の表面処理膜では困難であった、冷媒圧縮機１００の高効率設計（すなわち、潤滑油１０３の粘度をより低く、かつ、摺動部間の摺動長さをより短くする設計）を実現することができる。その結果、冷媒圧縮機１００においては、摺動部の摺動ロスを低減することが可能となり、高信頼性かつ高効率化を実現することができる。
【００９５】
耐摩耗性被膜１８０の膜厚は特に限定されず、表面層１８１の厚さ、表面層１８１の下層に設けられる中間層１８２〜１８４の厚さ、これら中間層１８２〜１８４の積層数、中間層１８２〜１８４の種類等によって膜厚の範囲は異なる。表面層１８１は、前述したように、耐摩耗性被膜１８０の最表面から０．３μｍ以内の範囲である最表面範囲を構成する程度の厚さを有していればよい。
【００９６】
中間層１８２〜１８４の膜厚が、参考酸化被膜５００Ａまたは５００Ｂの参考中間層５０２，５０３と同程度の範囲内であれば、耐摩耗性被膜１８０の代表的な膜厚としては、１〜５μｍの範囲内を挙げることができる。膜厚が１μｍ未満の場合では、諸条件にもよるが、長期にわたって耐摩耗性等の特性を維持することが難しくなる場合がある。一方、膜厚が５μｍを超える場合には、諸条件にもよるが、摺動面の面粗度が過大となる。そのため、複数の摺動部材で構成される摺動部の精度を管理することが難しくなる場合がある。
【００９７】
基材１８５としては、本実施の形態１ではねずみ鋳鉄を用いているが、基材１８５の材質はこれに限定されない。耐摩耗性被膜１８０が形成される基材１８５は、鉄系材料であればよく、その具体的な構成は特に限定されない。代表的には、鋳鉄が好適に用いられるが、これに限定されず、基材１８５は、鋼材であってもよいし焼結材であってもよいし、それ以外の鉄系材料であってもよい。また、鋳鉄の具体的な種類も特に限定されず、前記の通りねずみ鋳鉄（普通鋳鉄、ＦＣ鋳鉄）であってもよいし、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ鋳鉄）であってもよいし、その他の鋳鉄であってもよい。
【００９８】
ねずみ鋳鉄は、通常、ケイ素を約２％含有しているが、基材１８５のケイ素の含有量は特に限定されない。鉄系材料がケイ素を含有すれば、耐摩耗性被膜１８０の密着性を向上できる場合がある。一般的に、鋳鉄には通常１〜３％程度のケイ素を含有しているため、基材１８５としては、例えば、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ鋳鉄）等を用いることができる。さらに、鋼材または焼結材は、ケイ素を実質的に含有しなかったり、ケイ素の含有量が鋳鉄に比べて低かったりするものが多いが、これら鋼材または焼結材に対してケイ素を０．５〜１０％程度添加してもよい。これにより、鋳鉄を基材１８５として用いた場合と同様の作用効果が得られる。
【００９９】
耐摩耗性被膜１８０が形成される基材１８５の表面、すなわち、摺動面の状態も特に限定されない。通常は、前述したように基材１８５の表面を研磨した研磨面であればよいが、基材１８５の種類または摺動部材の種類等によっては研磨していない面であってもよいし、酸化処理する前に公知の表面処理が施されてもよい。
【０１００】
冷媒としては、本実施の形態１ではＲ１３４ａを用いているが、冷媒の種類はこれに限定されない。同様に、潤滑油１０３としては、本実施の形態１ではエステル油が用いられているが、潤滑油１０３の種類もこれに限定されない。冷媒および潤滑油１０３の組合せとしては、公知の種々のものを好適に用いることができる。
【０１０１】
特に好適な冷媒および潤滑油１０３の組合せとしては、例えば、下記の３例を挙げることができる。これら組合せを用いることで、本実施の形態１と同様に、冷媒圧縮機１００の優れた効率化および優れた信頼性を実現することが可能となる。
【０１０２】
まず、組合せ１としては、冷媒として、例えば、Ｒ１３４ａまたはこれ以外の他のＨＦＣ系冷媒、あるいはＨＦＣ系の混合冷媒を用い、潤滑油１０３として、エステル油またはエステル油以外のアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコール、またはこれらの混合油を用いる例を挙げることができる。
【０１０３】
また、組合せ２としては、冷媒として、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ７４４等の自然冷媒もしくはその混合冷媒を用い、潤滑油１０３として、鉱油、エステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油を用いる例を挙げることができる。
【０１０４】
さらに、組合せ３としては、冷媒として、Ｒ１２３４ｙｆ等のＨＦＯ系冷媒もしくはその混合冷媒を用い、潤滑油１０３としては、エステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油を用いる例を挙げることができる。
【０１０５】
これらの組合せのうち、特に、組合せ２または組合せ３であれば、温室効果の少ない冷媒を使用することで地球温暖化の抑制を図ることもできる。また、組合せ３では、潤滑油１０３として例示した一群にさらに鉱油が含まれてもよい。
【０１０６】
また、本実施の形態１では、冷媒圧縮機１００は、前記の通りレシプロ式（往復動式）であるが、本開示に係る冷媒圧縮機は、レシプロ式に限定されず、回転式、スクロール式、振動式等のように、公知の他の構成であってもよいことは言うまでもない。本開示が適用可能な冷媒圧縮機は、摺動部および吐出弁等を有する公知の構成であれば、本実施の形態１で説明した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
また、本実施の形態１では、冷媒圧縮機１００は、商用電源によって駆動されるものであるが、本開示に係る冷媒圧縮機は、これに限定されず、例えば、複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであってもよい。冷媒圧縮機がこのような構成であっても、当該冷媒圧縮機が備える摺動部の摺動面に、前述した構成の耐摩耗性被膜１８０を形成することで、当該摺動部において、自己耐摩耗性の向上および相手攻撃性の抑制の双方を実現することができる。これにより、各摺動部に給油量が少なくなるような低速運転時、あるいは、電動要素の回転数が増加する高速運転時においても、冷媒圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【０１０８】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、前記実施の形態１で説明した冷媒圧縮機１００を備える冷凍装置の一例について、図４を参照して具体的に説明する。図４は、前記実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００を備える冷凍装置の概略構成を模式的に示している。そのため、本実施の形態２では、冷凍装置の基本構成の概略についてのみ説明する。
【０１０９】
図４に示すように、本実施の形態２に係る冷凍装置は、本体２７５、区画壁２７８、および冷媒回路２７０等を備えている。本体２７５は、断熱性の箱体および扉体等により構成されており、箱体はその一面が開口した構成であり、扉体は箱体の開口を開閉する構成である。本体２７５の内部は、区画壁２７８により物品の貯蔵空間２７６と機械室２７７とに区画される。貯蔵空間２７６内には、図示しない送風機が設けられている。なお、本体２７５の内部は、貯蔵空間２７６および機械室２７７以外の空間等に区画されてもよい。
【０１１０】
冷媒回路２７０は、貯蔵空間２７６内を冷却する構成であり、例えば、前記実施の形態１で説明した冷媒圧縮機１００と、放熱器２７２と、減圧装置２７３と、吸熱器２７４とを備え、これらが環状に配管で接続された構成となっている。吸熱器２７４は、貯蔵空間２７６内に配置されている。吸熱器２７４の冷却熱は、図４の破線の矢印で示すように、図示しない送風機によって貯蔵空間２７６内を循環するように撹拌される。これにより貯蔵空間２７６内は冷却される。
【０１１１】
冷媒回路２７０が備える冷媒圧縮機１００は、前記実施の形態１で説明したように、クランクシャフト１０８等の摺動部材を備え、この摺動部材の摺動面に前述した構成の耐摩耗性被膜１８０が形成されている。
【０１１２】
このように、本実施の形態２に係る冷凍装置は、前記実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００を搭載している。冷媒圧縮機１００が備える摺動部は、耐摩耗性に優れ、摺動面への密着性にも優れている。そのため、冷媒圧縮機１００は、摺動部の摺動ロスを低減することが可能となり、優れた信頼性かつ優れた効率を実現することができる。その結果、本実施の形態２に係る冷凍装置は、消費電力を低減することができるので、省エネルギー化を実現することができるとともに、信頼性も向上させることができる。
【０１１３】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１４】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上のように、本発明によれば、低粘度の潤滑油を用いながら信頼性に優れた冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機を用いた冷凍装置を提供することが可能となる。そのため、本発明は、冷凍サイクルを用いた各種機器に幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１００：冷媒圧縮機
１０８：クランクシャフト（摺動部材）
１１３：ボアー（摺動部材）
１３２：ピストン（摺動部材）
１３８：コンロッド（摺動部材）
１８０：耐摩耗性被膜
１８１：表面層
１８１ａ：表面ａ層
１８１ｂ：表面ｂ層
１８２：中間層
１８３：中間層
１８４：中間層
１８５：基材
２７０：冷媒回路
２７２：放熱器
２７３：減圧装置
２７４：吸熱器
【図１】
2018097283.tif 000003
【図２】
2018097283.tif 000004
【図３】
2018097283.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
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2018097283.tif 000008
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