(57)【要約】【課題】多孔質結晶体の四酸化三鉄塩である酸化皮膜により、保油性やすべり特性が優れた高信頼性の圧縮機の摺動部材および、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供する。【解決手段】摺動部における酸化皮膜１２７の組成を四酸化三鉄塩としたもので、組成の１００％を四酸化三鉄塩とするために、水蒸気処理でのＨ２とＨ２Ｏ比率が、条件式（Ｈ２％）＝−０．０９×（温度）＋９０を満足するように処理を施し、酸化皮膜１２７を形成することにより、オイル１０３の保油性や酸化皮膜１２７のすべり性を向上し、オイル１０３の保油力を高め、耐摩耗性を向上することができる。【選択図】図３
2013024066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部材の摺動面に生成する酸化皮膜を、水蒸気処理に３００℃から１０００℃の温度領域内でＨ２とＨ２Ｏの比率が、（Ｈ２％）＝−０．０９×（温度）＋９０の条件式を満足する多孔質結晶体の四酸化三鉄塩である酸化皮膜とした摺動部材。
【請求項２】
摺動部材の摺動面に生成する酸化皮膜を、炭酸ガス処理に６００℃以上の温度でＣＯとＣＯ２の比率が、（ＣＯ％）＝−０．０１５×（温度）＋３０の条件式を満足する多孔質結晶体の四酸化三鉄塩である酸化皮膜とした摺動部材。
【請求項３】
密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトに一体に形成され、他方が軸受部に一体に形成されたスラスト部と、主軸を回転自在に軸支する前記軸受部と、シリンダーを形成するシリンダーブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドとを備えることにより、レシプロ型の圧縮要素を構成し、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの少なくとも一つに、請求項１に記載の摺動部材を用いた圧縮機。
【請求項４】
密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトに一体に形成され、他方が軸受部に一体に形成されたスラスト部と、主軸を回転自在に軸支する前記軸受部と、シリンダーを形成するシリンダーブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドとを備えることにより、レシプロ型の圧縮要素を構成し、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの少なくとも一つに、請求項２に記載の摺動部材を用いた圧縮機。
【請求項５】
粘度グレードＶＧ１０以下のオイルを用いた請求項３または４に記載の圧縮機。
【請求項６】
圧縮機構を駆動する電動要素を備え、前記電動要素は少なくとも電源周波数以下の運転周波数を含む複数の運転周波数でインバーター駆動される請求項５に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製品、例えばピストンやクランクシャフト等の摺動面に、耐摩耗性、初期なじみ性の優れたりん酸塩皮膜を形成した摺動部材と、そのような摺動部材を具備し、かつ冷蔵庫やエアーコンデンサー等に搭載される圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から、化石燃料の使用を減らすために、高効率の圧縮機の開発が進められている。
【０００３】
従来、圧縮機のピストンやクランクシャフトなどの摺動面に、酸化皮膜を形成することで、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した摺動部材、および圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の摺動部材および圧縮機を説明する。
【０００５】
図１３は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図１４は、特許文献１に記載された従来の摺動部材の要部断面図である。
【０００６】
図１３に示すように、密閉容器１は、底部にオイル２を貯留するとともに、固定子３および回転子４からなる電動要素５と、電動要素５によって駆動される往復式の圧縮要素６を収容している。
【０００７】
次に、圧縮要素６の詳細を以下に説明する。
【０００８】
クランクシャフト７は、回転子４を圧入固定した主軸部８および、主軸部８に対し、偏心して形成された偏心軸９を備え、さらに給油ポンプ１０を設けている。
【０００９】
また、シリンダーブロック１１は、略円筒形のボアー１２からなる圧縮室１３を形成するとともに、主軸部８を軸支する軸受部１４を設けている。
【００１０】
ボアー１２に遊嵌されたピストン１５は、ピストンピン１６を介して、偏心軸９との間を連結手段であるコンロッド１７によって連結されている。
【００１１】
ボアー１２の端面は、バルブプレート１８で封止されている。
【００１２】
また、ヘッド１９は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート１８の反ボアー１２側に固定される。
【００１３】
サクションチューブ２０は、密閉容器１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、冷媒ガスを密閉容器１内に導く。サクションマフラー２１は、バルブプレート１８とヘッド１９に挟持される。
【００１４】
クランクシャフト７の主軸部８と軸受部１４、ピストン１５とボアー１２、ピストンピン１６とコンロッド１７、クランクシャフト７の偏心軸９とコンロッド１７とは、相互に摺動部を形成し、摺動部を構成する摺動部材は、どちらか一方の摺動部表面に、多孔質結晶体の酸化皮膜２２を形成している。
【００１５】
図１４では、摺動部の一例として、ピストン１５とボアー１２で形成される摺動部を示しており、ピストンの摺動部表面に多孔質の酸化皮膜２２を形成している。
【００１６】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１７】
商用電源（図示せず）から供給される電力は、電動要素５に供給され、電動要素５の回転子４を回転させる。回転子４は、クランクシャフト７を回転させ、偏心軸９の偏心運動が、連結手段であるコンロッド１７からピストンピン１６を介してピストン１５に伝達される。これにより、ピストン１５は、ボアー１２内を往復運動し、この動作に伴いサクションチューブ２０を通じて密閉容器１内に導かれた冷媒ガスは、サクションマフラー２１から吸入され、圧縮室１３内で連続して圧縮される。
【００１８】
オイル２は、クランクシャフト７の回転に伴い、給油ポンプ１０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１５とボアー１２の摺動部においては、多孔質結晶体である酸化皮膜２２により、オイルが保持され、シールの役割を果たす。
【００１９】
ここで、ピストン１５とボアー１２とは、漏れ損失を小さくするために、非常に狭いクリアランスで遊嵌されている。その結果、ピストン１５とボアー１２の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生ずることもある。
【００２０】
しかしながら、酸化皮膜２２をピストン１５の摺動面に形成することで、ピストン１５が上死点ならびに下死点において速度が零となった場合においても、ピストン１５の表面に形成した酸化皮膜２２により、ボアー１２との金属接触を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２６２３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上記従来の摺動部材をオイルの粘度が高い環境下で使用する場合は、酸化皮膜の多孔質結晶体の形状を生かしてオイルの保持性を得ることができたが、近年の圧縮機の高効率化に伴うオイルの低粘度化により、酸化皮膜の多孔質結晶体形状によるオイルを保持する能力が低下し、オイルによるピストンとボアー間のシール性の低下や、酸化皮膜に対する負荷の増大、酸化皮膜中の酸化第二鉄塩の存在による耐摩耗性の低下が生じるという課題を有していた。
【００２３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、素材と酸化皮膜の組成を制御することにより、摺動特性を向上させる摺動部材を提供し、信頼性の高い、かつ高効率の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】
【００２４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の摺動部材は、摺動部素材の表面に四酸化三鉄塩からなる皮膜処理の条件を設定し、酸化皮膜の組成を制限したものである。
【００２５】
これによって、保油性やすべり特性が優れるため、酸化皮膜の摺動特性を高めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の摺動部材は、摺動部素材の表面に酸化皮膜を形成し、摺動部素材の表面から５
μｍまでの深さにおいて、酸化皮膜のほぼ１００％が四酸化三鉄塩の組成としたもので、四酸化鉄塩の六方稠密格子の特性である摺動特性の良化により高性能でかつ高信頼性の摺動部材とすることができる。
【００２７】
また、かかる摺動部材を備えた圧縮機は、高信頼性で、かつ高効率の圧縮機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１の図１におけるＡ部の拡大図
【図３】同実施の形態１の図２におけるＢ部の拡大図
【図４】同実施の形態１における水蒸気処理条件での（Ｈ２／Ｈ２Ｏ）比率の関係図
【図５】同実施の形態１における摺動特性図
【図６】同実施の形態１におけるレシプロ型圧縮機の特性図
【図７】本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図
【図８】同実施の形態２の図７におけるＡ部の拡大図
【図９】同実施の形態２の図８におけるＢ部の拡大図
【図１０】同実施の形態２における水蒸気処理条件での（ＣＯ／ＣＯ２）比率の関係図
【図１１】同実施の形態２における摺動特性図
【図１２】同実施の形態２におけるレシプロ型圧縮機の特性図
【図１３】従来の圧縮機の縦断面図
【図１４】従来の摺動部材の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、摺動部素材の摺動面に生成する酸化皮膜を、水蒸気処理に３００℃から１０００℃の温度領域内でＨ２とＨ２Ｏの比率が、（Ｈ２％）＝−０．０９×（温度）＋９０の条件式を満足する多孔質結晶体の四酸化三鉄塩である酸化皮膜としたものである。
【００３０】
かかることにより、六方稠密格子である四酸化三鉄塩の酸化皮膜により、保油性やすべり特性が優れるため、信頼性の高い摺動部材を形成することができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、摺動部材の摺動面に生成する酸化皮膜を、炭酸ガス処理に６００℃以上の温度でＣＯとＣＯ２の比率が、（ＣＯ％）＝−０．０１５×（温度）＋３０の条件式を満足する多孔質結晶体の四酸化三鉄塩である酸化皮膜としたものである。
【００３２】
かかることにより、六方稠密格子である四酸化三鉄塩の酸化皮膜を生成することにより、保油性やすべり特性が優れ、炭素による浸炭作用が付与されるため、信頼性の高い摺動部材を形成することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトに一体に形成され、他方が軸受部に一体に形成されたスラスト部と、主軸を回転自在に軸支する前記軸受部と、シリンダーを形成するシリンダーブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドとを備えることにより、レシプロ型の圧縮要素を構成し、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの少なくとも一つに、請求項１に記載の発明の摺動部材を用いた圧縮機としたものである。
【００３４】
かかることにより、摺動特性に優れた六方稠密格子の四酸化三鉄皮膜によるすべり特性により摩擦係数を低下させるため、摺動特性や耐摩耗性に優れた信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトに一体に形成され、他方が軸受部に一体に形成されたスラスト部と、主軸を回転自在に軸支する前記軸受部と、シリンダーを形成するシリンダーブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドとを備えることにより、レシプロ型の圧縮要素を構成し、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの少なくとも一つに、請求項２に記載の摺動部材を用いた圧縮機としたものである。
【００３６】
かかることにより、摺動特性に優れた六方稠密格子の四酸化三鉄皮膜によるすべり特性により摩擦係数を低下させ、また、炭素による浸炭作用により母材の硬度を向上させるため、摺動特性や耐摩耗性に優れた信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、粘度グレードＶＧ１０以下のオイルを用いたものである。
【００３８】
かかることにより、低粘度オイルにおいても摺動部表面の四酸化三鉄皮膜のすべり特性や浸炭作用における母材の硬化により、摺動特性や耐摩耗性に優れた信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００３９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、圧縮機構を駆動する電動要素を備え、前記電動要素は少なくとも電源周波数以下の運転周波数を含む複数の運転周波数でインバーター駆動される圧縮機とするものである。
【００４０】
かかることにより、摺動部表面の酸化皮膜によるオイルの保持力が高いことにより、駆動スピードが遅い場合においても流体潤滑状態を保つことができるため、請求項５に記載の発明の効果に加えてさらに、耐摩耗性に優れるとともに、冷凍能力の高い圧縮機を提供することができる。
【００４１】
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この発明が限定されるものではない。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図、図２は、本発明の実施の形態１の図１におけるＡ部の拡大図、図３は、同実施の形態１の図２におけるＢ部の拡大図、図４は同実施の形態１における水蒸気処理条件での（Ｈ２／Ｈ２Ｏ）比率の関係図であり、鉄と酸素の組成を示している。図５は、同実施の形態１における摺動特性図であり、図６は、レシプロ型圧縮機の特性図である。
【００４３】
図１から図３において、密閉容器１０１内には、Ｒ１３４ａからなる冷媒ガス１０２を充填するとともに、底部には、ＶＧ１０のエステル系からなるオイル１０３を貯留し、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を収容している。
【００４４】
次に、圧縮要素１０７の詳細を以下に説明する。
【００４５】
クランクシャフト１０８は、回転子１０５を圧入固定した主軸１０９および主軸１０９に対し、偏心して形成された偏心軸１１０からなり、下端にはオイル１０３に連通する給油ポンプ１１１を設けている。鋳鉄からなるシリンダーブロック１１２は、略円筒形のボアー１１３と主軸１０９を軸支する軸受部１１４とを形成している。
【００４６】
また、回転子１０５にはフランジ面１１５が形成され、軸受部１１４の上端面は、スラスト部１１６になっている。フランジ面１１５と軸受部１１４のスラスト部１１６の間には、スラストワッシャ１１７が挿入されている。そして、フランジ面１１５、スラスト部１１６および、スラストワッシャ１１７でスラスト軸受部１１８を構成している。
【００４７】
ピストン１１９は、漏れ損失を小さくするために、ある一定量のクリアランスを保ってボアー１１３に遊嵌されている。ピストン１１９は、鋳鉄または鉄系の材料からなり、ボアー１１３とともに圧縮室１２０を形成し、ピストンピン１２１を介して連結手段であるコンロッド１２２によって偏心軸１１０と連結されている。ピストン１１９とボアー１１３は、例えば直径の差で５μｍ〜１５μｍ程度のクリアランス寸法で遊嵌されている。
【００４８】
ボアー１１３の端面は、バルブプレート１２３で封止されている。また、ヘッド１２４は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート１２３の反ボアー１１３側に固定されている。サクションチューブ１２５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１２６は、バルブプレート１２３とヘッド１２４に挟持される。
【００４９】
ピストン１１９とボアー１１３、主軸１０９と軸受部１１４、スラスト部１１６とスラストワッシャ１１７、ピストンピン１２１とコンロッド１２２、偏心軸１１０とコンロッド１２２は、それぞれ相互に摺動部を形成するとともに、それぞれの摺動部材の少なくとも一方の摺動面に、酸化皮膜１２７を形成している。
【００５０】
ここでは、ピストン１１９を例にとって詳しく述べることにする。
【００５１】
ピストン１１９とボアー１１３が相互に形成する摺動部のうち、ピストン１１９の摺動面に、多孔質結晶体である酸化皮膜１２７を形成している。
【００５２】
本実施の形態においては、酸化皮膜１２７の膜厚を、０．５μｍ以上としている。また、摺動部における酸化皮膜１２７の組成を、四酸化三鉄塩としたもので、組成の１００％を四酸化三鉄塩とするために、水蒸気処理での（Ｈ２／Ｈ２Ｏ）比率が、条件式（Ｈ２％）＝−０．０９×（温度）＋９０を満足するように処理を施し、酸化皮膜１２７を形成したものである。
【００５３】
以上のピストン１１９を組み込んだレシプロ型の圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００５４】
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であるコンロッド１２２によって往復運動に変換される。この往復運動は、ピストンピン１２１を介してピストン１１９を駆動する。したがって、ピストン１１９はボアー１１３内を往復運動する。このピストン１１９の往復運動に伴い、サクションチューブ１２５を通じて密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガス１０２
は、サクションマフラー１２６から吸入され、圧縮室１２０内で圧縮される。
【００５５】
オイル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１１９とボアー１１３の間においては、シールの役割を果たす。
【００５６】
圧縮室１２０内で圧縮された冷媒ガス１０２は、ディスチャージチューブ（図示せず）を通って冷凍サイクル内（図示せず）に排出され、冷凍サイクル（図示せず）内を循環して、再びサクションチューブ１２５より密閉容器１０１内に導かれる。
【００５７】
ピストン１１９がボアー１１３内で往復圧縮運動をする際、ピストン１１９とボアー１１３のクリアランスが非常に狭いため、ピストン１１９とボアー１１３の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生ずることもある。こういった場合においても、酸化皮膜１２７による多孔質結晶体により、オイル１０３の保油力を高めることができ、ピストン１１９とボアー１１３の摺動部は、常に流体潤滑状態となる。その結果、摩耗しにくく、また六方稠密構造により、皮膜表面のすべり性が向上するため、オイル切れが生じても、被覆の自己潤滑力により、高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００５８】
以上の圧縮機としての効率の詳細については、後述する。
【００５９】
次に、酸化皮膜による摺動特性について、Ｒ１３４ａからなる冷媒とＶＧ１０のエステル系からなるオイルの共存下で、酸化皮膜処理が施された鉄系試験片を１．０ｍ／ｓの速度で回転させ、鋳鉄のリングを１００Ｎで押付けることによる環境摩耗試験にて評価を行った。酸化塩皮膜膜厚と摺動摩耗量の関係を、図４を参照しながら説明する。
【００６０】
図４において、横軸に水蒸気処理での処理温度を示し、縦軸にＨ２／Ｈ２Ｏ中のＨ２比率を示している。この試験において、処理温度を５００℃以下で（Ｈ２％）＝−０．０９×（温度）＋９０以下の条件式を満足することで生成することによってできる四酸化三鉄がほぼ１００％生成されることがわかる。
【００６１】
図５において、横軸に処理温度、縦軸に摺動時の摩耗量を示す。
【００６２】
図５より四酸化三鉄塩の六方稠密格子が積層し、形成された膜により摺動特性が良くなるものと推察する。
【００６３】
次に、本発明の実施の形態における酸化皮膜を形成させた摺動部材を組み込んだ圧縮機の特性について説明する。
【００６４】
本発明の実施の形態における摺動部材を用いた圧縮機と従来の圧縮機の特性比較を図６に示す。
【００６５】
本発明の実施の形態における圧縮機は、摺動表面に酸化皮膜を形成したピストン１１９をボアー１１３内に組み込んでおり、ピストン１１９とボアー１１３のクリアランスは、従来の圧縮機と同一にしている。
【００６６】
図６より、本発明の実施の形態における摺動材を用いた圧縮機の方が従来例の圧縮機に比べて効率のばらつきが小さく、平均値で効率が高いことが判る。
【００６７】
レシプロ型の圧縮機においては、ピストン１１９が上死点ならびに下死点に位置したと
きには速度が零となり、論理的に油圧が発生せず油膜が形成されなくなるため、この上死点ならびに下死点において金属接触が生じることが多い。
【００６８】
また、ピストン１１９が上死点付近にあるときは、ピストン１１９が圧縮された高圧冷媒によって大きな圧縮荷重を受け、この圧縮荷重は、ピストンピン１２１、コンロッド１２２を介してクランクシャフト１０８に伝わり、クランクシャフト１０８が反ピストン１１９方向へ傾斜する。クランクシャフト１０８が傾斜すると、ボアー１１３の中でピストン１１９が傾斜し、その結果、ピストン１１９がボアー１１３と偏った状態で接触し、摩耗が生ずる。
【００６９】
しかしながら、本実施の形態においては、酸化皮膜１２７の多孔質膜により、オイル１０３の保持力を高めることができ、オイル１０３によるピストン１１９がボアー１１３との接触や摩耗が低減され、すべり特性の優れた六方稠密構造である四酸化三鉄により、高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００７０】
なお、本発明の実施の形態においては、一定速度のレシプロ型の圧縮機について述べたが、インバーター化に伴って圧縮機の低速化が進む中、特に２０Ｈｚを切るような超低速運動に於いても流体潤滑を成立することができるので、本発明の効果が顕著になる。
【００７１】
また、本発明の実施の形態においては、ピストン１１９の摺動部表面に酸化皮膜１２７を形成されたものを例にとって詳しく述べたが、相互に摺動部を形成しているクランクシャフト１０８の主軸１０９と軸受部１１４、回転子１０５のフランジ面１１５とスラストワッシャ１１７、軸受部１１４の上端面のスラスト部１１６とスラストワッシャ１１７、ピストンピン１２１とコンロッド１２２、偏心軸１１０とコンロッド１２２の摺動部（摺動面）においても、相当の作用効果が得られるものである。
【００７２】
さらに、本発明の実施の形態においては、スラスト軸受部１１８をフランジ面１１５、スラスト部１１６及びスラストワッシャ１１７にて構成したものを例にとって説明したが、クランクシャフト１０８の主軸１０９と偏心軸１１０との間のフランジ部１３１の反偏心軸１１０側に設けられたクランクシャフト１０８のスラスト面１３２と軸受部１１４のスラスト部１１６でスラスト軸受を構成した場合においても、相当の作用効果が得られる。
【００７３】
なお、冷媒ガス１０２は、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０及びこれらを含んだ混合冷媒、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０であれば同等の効果が得られる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態によれば、高い信頼性を持った摺動部材とすることが可能であり、その摺動部材を組み込んだ高信頼性、かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図、図８は、図７におけるＡ部の拡大図、図９は、図８におけるＢ部の拡大図、図１０は、本発明の実施の形態２における炭酸処理条件での（ＣＯ／ＣＯ２）比率の関係図であり、炭素と酸素の組成を示している。図１１は、同実施の形態２における摺動特性図であり、図１２は、レシプロ型圧縮機の特性図である。
【００７６】
図７から図９において、密閉容器２０１内には、Ｒ１３４ａからなる冷媒ガス２０２を充填するとともに、底部には、ＶＧ１０のエステル系からなるオイル２０３を貯留し、固定子２０４および回転子２０５からなる電動要素２０６と、これによって駆動される往復
式の圧縮要素２０７を収容している。
【００７７】
次に、圧縮要素２０７の詳細を以下に説明する。
【００７８】
クランクシャフト２０８は、回転子２０５を圧入固定した主軸２０９および主軸２０９に対し、偏心して形成された偏心軸２１０からなり、下端にはオイル２０３に連通する給油ポンプ２１１を設けている。鋳鉄からなるシリンダーブロック２１２は、略円筒形のボアー２１３と主軸２０９を軸支する軸受部２１４とを形成している。
【００７９】
また、回転子２０５にはフランジ面２１５が形成され、軸受部２１４の上端面は、スラスト部２１６になっている。フランジ面２１５と軸受部２１４のスラスト部２１６の間には、スラストワッシャ２１７が挿入されている。そして、フランジ面２１５、スラスト部２１６および、スラストワッシャ２１７でスラスト軸受部２１８を構成している。
【００８０】
ピストン２１９は、漏れ損失を小さくするために、ある一定量のクリアランスを保ってボアー２１３に遊嵌されている。ピストン２１９は、鋳鉄または鉄系の材料からなり、ボアー２１３とともに圧縮室２２０を形成し、ピストンピン２２１を介して連結手段であるコンロッド２２２によって偏心軸２１０と連結されている。ピストン２１９とボアー２１３は、例えば直径の差で５μｍ〜１５μｍ程度のクリアランス寸法で遊嵌されている。
【００８１】
ボアー２１３の端面は、バルブプレート２２３で封止されている。また、ヘッド２２４は、高圧室（図示せず）と低圧室（図示せず）を形成し、バルブプレート２２３の反ボアー２１３側に固定されている。サクションチューブ２２５は、密閉容器２０１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２０２を密閉容器２０１内に導く。サクションマフラー２２６は、バルブプレート２２３とヘッド２２４に挟持される。
【００８２】
ピストン２１９とボアー２１３、主軸２０９と軸受部２１４、スラスト部２１６とスラストワッシャ２１７、ピストンピン２２１とコンロッド２２２、偏心軸２１０とコンロッド２２２は、それぞれ相互に摺動部を形成するとともに、それぞれの摺動部材の少なくとも一方の摺動面に、酸化皮膜２２７を形成している。
【００８３】
ここでは、ピストン２１９を例にとって詳しく述べることにする。
【００８４】
ピストン２１９とボアー２１３が相互に形成する摺動部のうち、ピストン２１９の摺動面に、多孔質結晶体である酸化皮膜２２７を形成している。
【００８５】
本実施の形態においては、酸化皮膜２２７の膜厚を、０．５μｍ以上としている。また、摺動部における酸化皮膜２２７の組成を、四酸化三鉄塩としたもので、組成の略１００％を四酸化三鉄塩とするために炭酸処理での（ＣＯ／ＣＯ２）比率が、条件式（ＣＯ％）＝−０．０９×（温度）＋９０を満足するように処理を施し、酸化皮膜２２７を形成したものである。
【００８６】
以上のピストン２１９を組み混んだレシプロ型の圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００８７】
商用電源（図示せず）から供給される電力は、電動要素２０６に供給され、電動要素２０６の回転子２０５を回転させる。回転子２０５は、クランクシャフト２０８を回転させ、偏心軸２１０の偏心運動が連結手段であるコンロッド２２２によって往復運動に変換される。この往復運動は、ピストンピン２２１を介してピストン２１９を駆動する。したが
って、ピストン２１９はボアー２１３内を往復運動する。このピストン２１９の往復運動に伴い、サクションチューブ２２５を通じて密閉容器２０１内に導かれた冷媒ガス２０２は、サクションマフラー２２６から吸入され、圧縮室２２０内で圧縮される。
【００８８】
オイル２０３は、クランクシャフト２０８の回転に伴い、給油ポンプ２１１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２１９とボアー２１３の間においては、シールの役割を果たす。
【００８９】
圧縮室２２０内で圧縮された冷媒ガス２０２は、ディスチャージチューブ（図示せず）を通って冷凍サイクル内（図示せず）に排出され、冷凍サイクル（図示せず）内を循環して、再びサクションチューブ２２５より密閉容器２０１内に導かれる。
【００９０】
ピストン２１９がボアー２１３内で往復圧縮運動をする際、ピストン２１９とボアー２１３のクリアランスが非常に狭いため、ピストン２１９とボアー２１３の形状、精度のばらつきによっては、部分的に相互接触を起こす部位が生ずることもある。こういった場合においても、酸化皮膜２２７による多孔質膜層により、オイル２０３の保油力を高めることができ、ピストン２１９とボアー２１３の摺動部は、常に流体潤滑状態となる。その結果、摩耗しにくく、また六方稠密構造により、皮膜表面のすべり性が向上するため、オイル切れが生じても、被覆のすべり特性により、高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【００９１】
以上の圧縮機としての効率の詳細については、後述する。
【００９２】
次に、酸化皮膜による摺動特性について、Ｒ１３４ａからなる冷媒とＶＧ１０のエステル系からなるオイルの共存下で、酸化皮膜処理が施された鉄系試験片を１．０ｍ／ｓの速度で回転させ、鋳鉄のリングを１００Ｎで押付けることによる環境摩耗試験にて評価を行った。酸化塩皮膜膜厚と摺動摩耗量の関係を、図１０を参照しながら説明する。
【００９３】
図１０において、横軸に水蒸気処理での処理温度を示し、縦軸にＣＯ／ＣＯ２中のＣＯの比率を示している。この試験において、処理温度を６００℃以上で（ＣＯ％）＝−０．０１５×（温度）＋３０以下の条件式を満足することで生成することによってできる四酸化三鉄塩がほぼ１００％生成されることがわかる。
【００９４】
図１１において、横軸に処理温度、縦軸に摺動時の摩耗量を示す。
【００９５】
図１１より四酸化三鉄塩の六方稠密格子が積層し、形成された膜により摺動特性が良くなるものと推察する。
【００９６】
次に、本発明の実施の形態における酸化皮膜を形成させた摺動部材を組み込んだ圧縮機の特性について説明する。
【００９７】
本発明の実施の形態における摺動部材を用いた圧縮機と従来の圧縮機の特性比較を図１２に示す。
【００９８】
本発明の実施の形態における圧縮機は、摺動表面に酸化皮膜を形成したピストン２１９をボアー２１３内に組み込んでおり、ピストン２１９とボアー２１３のクリアランスは、従来の圧縮機と同一にしている。
【００９９】
図１２より、本発明の実施の形態における摺動材を用いた圧縮機の方が従来例の圧縮機に比べて効率のばらつきが小さく、平均値で効率が高いことが判る。
【０１００】
レシプロ型の圧縮機においては、ピストン２１９が上死点ならびに下死点に位置したときには速度が零となり、論理的に油圧が発生せず油膜が形成されなくなるため、この上死点ならびに下死点において金属接触が生じることが多い。
【０１０１】
また、ピストン２１９が上死点付近にあるときは、ピストン２１９が圧縮された高圧冷媒によって大きな圧縮荷重を受け、この圧縮荷重は、ピストンピン２２１、コンロッド２２２を介してクランクシャフト２０８に伝わり、クランクシャフト２０８が反ピストン２１９方向へ傾斜する。クランクシャフト２０８が傾斜すると、ボアー２１３の中でピストン２１９が傾斜し、その結果、ピストン２１９がボアー２１３と偏った状態で接触し、摩耗が生ずる。
【０１０２】
しかしながら、本実施の形態においては、酸化皮膜２２７の多孔質膜により、オイル２０３の保持力を高めることができ、オイル２０３によるピストン２１９がボアー２１３との接触や摩耗が低減され、すべり特性の優れた六方稠密構造である四酸化三鉄により、高信頼性の圧縮機を提供することができる。
【０１０３】
なお、本発明の実施の形態においては、一定速度のレシプロ型の圧縮機について述べたが、インバーター化に伴って圧縮機の低速化が進む中、特に２０Ｈｚを切るような超低速運動に於いても流体潤滑を成立することができるので、本発明の効果が顕著になる。
【０１０４】
また、本発明の実施の形態においては、ピストン２１９の摺動部表面に酸化皮膜２２７を形成されたものを例にとって詳しく述べたが、相互に摺動部を形成しているクランクシャフト２０８の主軸２０９と軸受部２１４、回転子２０５のフランジ面２１５とスラストワッシャ２１７、軸受部２１４の上端面のスラスト部２１６とスラストワッシャ２１７、ピストンピン２２１とコンロッド２２２、偏心軸２１０とコンロッド２２２の摺動部（摺動面）においても、相当の作用効果が得られるものである。
【０１０５】
さらに、本発明の実施の形態においては、スラスト軸受部２１８をフランジ面２１５、スラスト部２１６及びスラストワッシャ２１７にて構成したものを例にとって説明したが、クランクシャフト２０８の主軸２０９と偏心軸２１０との間のフランジ部２３１の反偏心軸２１０側に設けられたクランクシャフト２０８のスラスト面２３２と軸受部２１４のスラスト部２１６でスラスト軸受を構成した場合においても、相当の作用効果が得られる。
【０１０６】
なお、冷媒ガス２０２は、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０及びこれらを含んだ混合冷媒、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０であれば同等の効果が得られる。
【０１０７】
以上のように、本実施の形態によれば、高い信頼性を持った摺動部材とすることが可能であり、その摺動部材を組み込んだ高信頼性、かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部品の摺動部素材と酸化皮膜の四酸化三鉄塩の占める割合を高め、皮膜組成を四酸化三鉄塩にすることにより、多孔質ですべり特性のよい六方稠密構造にすることができる。その結果、オイルの保油性を高め、皮膜の自己潤滑性により、摺動時の摩擦係数の低減が図れ、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１  密閉容器
１０３  オイル
１０７  圧縮要素
１０８  クランクシャフト
１０９  主軸
１１０  偏心軸
１１２  シリンダーブロック
１１４  軸受部
１１６  スラスト部
１１９  ピストン
１２１  ピストンピン
１２２  コンロッド
１２７  酸化皮膜
２０１  密閉容器
２０３  オイル
２０７  圧縮要素
２０８  クランクシャフト
２０９  主軸
２１０  偏心軸
２１２  シリンダーブロック
２１４  軸受部
２１６  スラスト部
２１９  ピストン
２２１  ピストンピン
２２２  コンロッド
２２７  酸化皮膜
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013024066.tif 000010
【図１３】
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【図１４】
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【図５】
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【図６】
2013024066.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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