(57)【要約】【課題】油供給不足気味状態においても耐焼付き性が確保され、かつコスト的にもメリットがある効果的な部分的な表面改質方法が求められている。【解決手段】パーライトの面積率が５０％以上であり、球状黒鉛の面積率が５〜３０％である球状黒鉛鋳鉄または可鍛鋳鉄を基材とし、浸硫窒化処理によって球状黒鉛の平均粒子径の１／２以下の厚さの化合物層を設けた摺動部材を用いたことにより、化合物層に対して凸となる球状黒鉛と、浸硫窒化処理による多孔質層に含浸された潤滑油によって潤滑作用が確保されるので、油供給不足気味になる過渡運転時においても高い耐焼付き性が得られることとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーライトの面積率が５０％以上であり、球状黒鉛の面積率が５〜３０％である球状黒鉛鋳鉄または可鍛鋳鉄を基材とし、浸硫窒化処理によって球状黒鉛の平均粒子径の１／２以下の厚さの化合物層を設けた摺動部材を用いた圧縮機。
【請求項２】
球状黒鉛として、その粒子径１０μｍ以下の割合が２０〜６０％である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
化合物層の黒皮を除去した請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
摺動部材の相手部材の材料としてねずみ鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄を用いた請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
摺動部材の相手部材の材料として鉄系焼結鉄を用いた請求項１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】
浸硫窒化処理が施された摺動部材としては、金型鋳造等によって得られた２５ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張強さを有する、フェライト地微細黒鉛鋳鉄の表面に４〜２０μｍの浸硫窒化処理による化合物層を生成させたことを特徴とするロータリ圧縮機用クランク軸が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平５−７３９１８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、確かに加工性の良好なフェライト地微細黒鉛鋳鉄製クランク軸に変形の少ない高精度の浸硫窒化処理が可能となり、この耐摩耗性を大幅に向上させる事ができるので、効率の良いロータリ圧縮機を安価に製造できるが、化合物層の厚さは４〜２０μｍであり、軸受との片当り部では化合物層は馴染みが進み摩滅し、摩滅後はフェライト地が露出して軸受材料と摺動することになる。フェライト地微細黒鉛鋳鉄は微細黒鉛が偏析し、フェライトリッチ部があるため、油供給不足気味になる過渡運転時では耐焼付き性が大幅に低下するなどの欠点を有していた。
【０００４】
摺動部材の耐久性の向上において、部分的な表面改質は重要な技術であるが、油供給不足気味状態においても耐焼付き性が確保され、かつコスト的にもメリットがある効果的な方法が求められている。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、油供給不足気味状態における耐焼付き性を高めるために摺動部材の摺動面における固体潤滑作用を強化した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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、パーライトの面積率が５０％以上であり、球状黒鉛の面積率が５〜３０％である球状黒鉛鋳鉄または可鍛鋳鉄を基材とし、浸硫窒化処理によって球状黒鉛の平均粒子径の１／２以下の厚さの化合物層を設けた摺動部材を用いたものである。
【０００７】
これによって、摺動部材の表層部には浸硫窒化処理によって固体潤滑作用を有する多孔質層が形成されるが、基材表層部の球状黒鉛は化合物層生成に伴い塑性変形して多孔質層に対して凸となる。そして相手部材との摺動によって球状黒鉛は摩耗し、その一部は多孔質層に供給されるため、多孔質層の固体潤滑作用が強化されることになり、油供給不足気味になる過渡運転時において高い耐焼付き性が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の圧縮機は、一時的な潤滑油不足が発生する様な過渡運転時において、その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】
【０００９】
第１の発明は、パーライトの面積率が５０％以上であり、球状黒鉛の面積率が５〜３０
％である球状黒鉛鋳鉄または可鍛鋳鉄を基材とし、浸硫窒化処理によって球状黒鉛の平均粒子径の１／２以下の厚さの化合物層を設けた摺動部材を用いたことにより、化合物層の表層部を形成する多孔質層に球状黒鉛の固体潤滑作用が加わることになり、化合物層の表層部を形成する多孔質層の潤滑作用を強化することができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の球状黒鉛を粒子径１０μｍ以下の割合が２０〜６０％にすることにより、微細な球状黒鉛によって化合物層が摩滅した後の基材への移行が滑らかに進むことになり、摺動部材の馴染み性を向上できる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の化合物層を表面の黒皮を除去したことにより、表面に多孔質層の空孔が露出して潤滑油が含浸されやすくなり、摺動部材の油保持性能を向上できる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１の発明の摺動部材における相手部材の材料としてねずみ鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄を用いたことにより、摺動に関与する黒鉛の総量が増すことになり、摺動部材のドライ運転における耐焼付き性を向上できる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１の発明の摺動部材における相手部材の材料として鉄系焼結鉄を用いたことにより、複雑な形状の摺動部に対しても適度に調整された鉄系焼結鉄の空孔が球状黒鉛を捕捉して固体潤滑作用を確保することになり、耐焼付き性の高い摺動部材を安価に製造できる。
【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と図２に本発明の実施の形態を示している。本実施の形態は冷凍空調用のスクロール圧縮機の場合で、図１に全体構成を示している。
【００１６】
図１において、１は密閉容器であり、その内部に電動機２と、圧縮機構３を配している。圧縮機構３は、電動機２により駆動されるクランク軸４と、旋回スクロール５と、固定スクロール６と、旋回スクロール５を固定スクロール６に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング７と、このオルダムリング７を前記支持のために移動できるように支持するフレーム８で構成されている。
【００１７】
クランク軸４はフレーム８の軸受１０および軸受１１によって支持されている。旋回スクロール５はその軸５ａがクランク軸４のクランク部４ａに設けられた軸受４ｃで支持され、一方固定スクロール６と互いに噛み合わされて圧縮室９を形成している。なお、１２は吸入口であり、１３は吐出口である。
【００１８】
密閉容器１内の最下部には油溜め１４が設けられ、油溜め１４内の潤滑油１５はクランク軸４の油供給路４ｂを通じて潤滑対象部へ供給されるが、軸受１０には油供給穴４ｄより供給される。なお、潤滑油１５として、エステル、エーテルまたはポリアルキレングリコールなどの合成油が封入されている。
【００１９】
密閉容器１は、圧縮機構部３の吸入口１２に開口している吸入管１６と、吐出管１７によって空調用冷凍サイクル（図示せず）に接続されている。
【００２０】
さて、クランク軸４であるが、その表面付近の断面組織を図２に示す。基材は球状黒鉛鋳鉄２０であり、パーライト２１、フェライト２２及び球状黒鉛２３より構成されている
。パーライトはその面積率が５０％未満になるとフェライト２２の影響が現れて耐焼付き性が低下するため、パーライト２１の面積率は５０％、好ましくは７０％以上に設定されている。
【００２１】
また、球状黒鉛はその面積率が５％未満では固体潤滑作用が現れにくく、３０％を超えると機械強度に影響が現れてくるため、球状黒鉛２３の面積率は５〜３０％、好ましくは１０〜２０％に設定されている。球状黒鉛２３の粒子径は１０μｍ以下のものが２０％未満では球状黒鉛の効果がなく、６０％を超えると平均粒子径が小さくなり過ぎるので、粒子径が１０μｍ以下の球状黒鉛の割合は１０〜６０％、好ましくは２０〜５０％分布するように設定されている。
【００２２】
また、クランク軸４は浸硫窒化処理が施され、その表層部には球状黒鉛２３の平均粒子径の１／２以下の厚さの化合物層２４が形成されている。化合物層２４は表層部が多孔質層２５であり、その下に緻密質層２６があり、最表面の黒皮はバフなどで除去されて多孔質層２５の空孔が表面に現れている。表層部の球状黒鉛２３ａは化合物層生成の影響を受けて塑性変形し、若干凸になって表面に露出している。
【００２３】
一方、軸受１０はフレーム８と同材質であり、パーライト地のねずみ鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄で形成されている。
【００２４】
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２５】
電動機２に駆動されてクランク軸４が回転すると、オルダムリング７を介し旋回スクロール５が旋回運動し、ガス冷媒を吸込管１６から吸込口１２へと吸入する。圧縮室９において、ガス冷媒は吸込口１２に通じる外周側から吐出口１３に通じる内周側に移動されながらその容積を縮小して圧縮され、吐出口１３から密閉容器１内に吐出される。吐出管１７から空調用冷凍サイクルに供給された後、前記吸込管１６に戻り循環し、冷凍サイクルを実行する。
【００２６】
定常運転時は、クランク軸４の回転によって油溜め１４の潤滑油１５は油供給路４ｂを経て、油供給穴４ｄより軸受１０に供給されるが、始動運転や除霜運転などの過渡運転時では一時的に油供給不足になり、潤滑状態は厳しくなる。
【００２７】
しかし、クランク軸４の摺動表面には、多孔質層２５の空孔に含浸された潤滑油があり、加えて表面に若干露出して凸になっている球状黒鉛２３ａが軸受１０との摺動によって周辺の空孔や軸受１０へ移着した黒鉛があり、油供給不足が発生する過渡運転においても潤滑油と黒鉛によって潤滑は確保され、十分高い耐焼付き性が得られる。すなわち、過渡運転に対する耐久性の高い圧縮機が得られる。
【００２８】
また、クランク軸４の球状黒鉛鋳鉄２０には粒子径１０μｍ以下の小さい球状黒鉛２３が適度に分散しているため、化合物層２４が摩滅する高負荷運転においても、その固体潤滑作用によって滑らかに球状黒鉛鋳鉄２０への摺動に移行することができる。すなわち、高負荷運転においても馴染み性の高い圧縮機が得られる。
【００２９】
また、軸受１０の材料としてねずみ鋳鉄、共晶黒鉛鋳鉄または球状黒鉛鋳鉄などを用いることによって、上記した作用効果が得られるだけでなく、摺動部における黒鉛の総量が増すことによって、特にパーライトリッチであるため黒鉛の移着効果が発揮されやすくなっているので、黒鉛の固体潤滑作用によって耐焼付き性が更に高くなり、全くの初期運転などで起きる可能性があるドライ運転に対しても高い耐久性を示す圧縮機が得られる。
【００３０】
また、軸受１０の材料として焼結鉄を用いれば、上記した作用効果が得られるだけでなく、ラジアル軸受やスラスト軸受及びその複合軸受など、複雑な形状を有しかつ耐久性の高い軸受を安価に提供できる。特に、表層部は比較的小さい独立空孔で、内部は連続空孔で構成することによって、球状黒鉛の移着による作用効果を確保しながらも軽量かつ低価格な摺動部材が得られる。すなわち低価格な圧縮機が得られる。
【００３１】
以上述べてきたことは、摺動部材を旋回スクロール、固定スクロールまたはオルダムリングとした場合でも、同様の作用・効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、浸硫窒化処理による多孔質層と球状黒鉛によって摺動面に潤滑作用を確保できるものであり、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】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態におけるスクロール圧縮機のクランク軸の断面組織図
【符号の説明】
【００３４】
４  クランク軸
１０  軸受
２０  球状黒鉛鋳鉄
２３、２３ａ  球状黒鉛
２４  化合物層
【図１】
2007127093.tif 000003
【図２】
2007127093.tif 000004