(57)【要約】【課題】陽極酸化処理皮膜は安定した酸化皮膜であるため油の濡れ性は決して良くはない。そのため、高負荷では油切れが起きて陽極酸化処理皮膜と相手部材のアルミニウム合金との直接摺動が現れる。陽極酸化処理皮膜は硬度が低いアルミニウム合金を攻撃するため、陽極酸化処理皮膜に分散した銀粒子はアルミニウム合金と溶着しやすくなり、相手部材は摩耗が悪化する可能性がある。従って、銀粒子を分散させた陽極酸化処理皮膜はスクロール圧縮機の寿命の低下を招く恐れがある。本発明の課題は、表面改質によって圧縮機の耐摩耗性を向上すること。【解決手段】摺動部材の摺動面に酸化物と水酸化物の混在層を形成したことにより、相手部材に対する非凝着性が向上することになるので、圧縮機の耐摩耗性は向上することとなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部材の摺動面に酸化物と水酸化物の混在層を形成した圧縮機。
【請求項２】
摺動部材は軟質基材に硬質粒子が分散する軟質材料とし、摺動部材の表層部に軟質基材の傾斜層を形成した請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
摺動部材は表面粗さの谷が硬質粒子に達している請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
摺動部材は摺動面にディンプルを有する請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
酸化物と水酸化物の混在層は酸素濃度が３．０ｗｔ％以上である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項６】
潤滑油はエステル油である請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用、および非業務用を問わず各種用途での冷凍サイクルや空調システムなどに使用されている圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機としてはスクロール圧縮機に関するものが開示されている。例えば、銀粒子を分散した陽極酸化処理皮膜をアルミ同志の「ともがね」部分であるオルダムキーまたは旋回スクロールの表面の少なくとも一方に施しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。また、可動スクロールの少なくともキー溝部又はオルダムリングの少なくとも上面のキーを二硫化モリブデンを含浸させた硬質アルマイトで被覆しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図４は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。図４に示すように、オルダム継手１のキー状突起２には銀粒子が分散した陽極酸化処理皮膜３が形成されている。
【特許文献１】特開平７−７７１８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１０３２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、確かに含浸された銀粒子の効果によって従来の陽極酸化処理皮膜よりは摺動特性は向上するが、高負荷ではその効果は十分得られない。
【０００５】
陽極酸化処理皮膜は安定した酸化皮膜であるため油の濡れ性は決して良くはない。そのため、高負荷では油切れが起きて陽極酸化処理皮膜と相手部材のアルミニウム合金との直接摺動が現れる。陽極酸化処理皮膜は硬度が低いアルミニウム合金を攻撃するため、陽極酸化処理皮膜に分散した銀粒子はアルミニウム合金と溶着しやすくなり、相手部材は摩耗が悪化する可能性がある。
【０００６】
従って、銀粒子を分散させた陽極酸化処理皮膜はスクロール圧縮機の寿命の低下を招く恐れがある。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高負荷における耐摩耗性が高い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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、摺動部材の摺動面に酸化物と水酸化物の混在層を形成したものである。
【０００９】
これによって、酸化物と水酸化物の混在層が高い非凝着性を発揮し、高負荷における圧縮機の耐摩耗性を向上することとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧縮機は、耐久性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、摺動部材の摺動面に酸化物と水酸化物の混在層を形成したことにより、
摺動面の非凝着性が高くなり、圧縮機の耐摩耗性を向上することができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の摺動部材を摺動部材は軟質基材に硬質粒子が分散する軟質材料とし、摺動部材の表層部に軟質基材の傾斜層を形成したことにより、硬質粒子主体の摺動に移行することになり、圧縮機の耐焼付き性を向上することができる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第２の発明の摺動部材を表面粗さの谷が硬質粒子に達しているとしたことにより、油溜りが形成されて低摩擦になり、圧縮機の過熱を防止することができる。
【００１４】
第４の発明は、特に、第１の発明の摺動部材を摺動面にディンプルを有するとしたことにより、油膜形成能力が高くなり、圧縮機の運転可能な速度範囲を拡大することができる。
【００１５】
第５の発明は、特に、第１の発明の酸化物と水酸化物の混在層を酸素濃度が３．０ｗｔ％以上であるとすることにより、非凝着性が更に高まることになり、圧縮機の運転可能な負荷範囲を拡大することができる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の潤滑油をエステル油とすることにより、摺動面に固体潤滑作用を付与することになり、過渡運転時において圧縮機を高速運転することができる。
【００１７】
以下、本発明の圧縮機をスクロール圧縮機に適用した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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図を示すものである。
【００１９】
図１において、４は密閉容器、５は吸入管、６は吐出管である。密閉容器４内には圧縮機構部７とモータ部（図示せず）が内蔵されている。圧縮機構部７はフレーム８に固定された固定スクロール９と、固定スクロール９に対向配置された旋回スクロール１０と、旋回スクロール１０とフレーム８との間に設けられたオルダムリング１１と、モータ部に連結されているクランク軸１２より構成されている。
【００２０】
固定スクロール９は鏡板９ａ、はね９ｂ、吸入ポート９ｃ、吐出ポート９ｄから構成され、吸入ポート９ｃには吸入管５が接続されている。図２に旋回スクロール１０の断面図を示す。旋回スクロール１０は鏡板１０ａ、１０ｂ、はね１０ｃ、軸受１０ｄから構成され、はね１０ｃの高さは固定スクロール９のはね９ｂの高さより低く設定されている。
【００２１】
フレーム８には環状溝１３にシール部材１４が設けられ、シール部材１４の内側は高圧に設定されている。この圧力によって旋回スクロール１０は固定スクロール９に押付けられ、旋回スクロール１０と固定スクロール９の軸方向の隙間がシールされている。なお、密閉容器４の下部には潤滑油としてエステル油（図示せず）が貯留されている。
【００２２】
ここで、固定スクロール９の鏡板９ａ、特にはね９ｂの先端に押付けられて摺動する旋回スクロール１０の鏡板１０ａの表層部における断面組織の模式図を図３に示す。
【００２３】
旋回スクロール１０はアルミニウム−シリコン合金１５よりなり、表層部は表面側がアルミニウム１６の割合が大きいアルミニウムリッチとなるアルミニウムの傾斜層１７と、
酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層１８とによって構成されている。アルミニウムの傾斜層１７は、切削加工によってアルミニウム−シリコン合金１５の表層部を塑性流動させて形成したものである。また、硬質粒子である共晶シリコン１９はＨｖ１１００〜１５００であり、その平均粒子径はφ３〜５μｍである。
【００２４】
酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層１８は、湿式ブラストによって形成されたものであり、多角形の硬質粒子の噴射によって露出されたアルミニウム新生面と、極性の高い水や水中の溶存酸素や気泡との間の反応で生成された反応生成物である。その酸素濃度は３ｗｔ％以上であり、アルミニウム１６を固定スクロール９の鏡板９ａやはね９ｂの先端から遮断している。酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層１８は、酸素濃度が３ｗｔ％未満であると薄すぎてアルミニウム１６の遮断効果が十分得られない。また３０ｗｔ％を超えると厚すぎて粗くなり攻撃性が現れてくる。酸素濃度としては５〜２０ｗｔ％が適度な濃度である。
【００２５】
旋回スクロール１０の鏡板１０ａの表面における粗さの谷２０は表層部にある共晶シリコン１９に達している。表面にはディンプル２１が形成されている。ディンプル２１は、球形の硬質粒を用いた湿式ブラストによって形成されたものであり、その大きさは、径がφ１０μｍ以下で、深さが３μｍ以下である。
【００２６】
次に、動作について説明する。
【００２７】
モータ部の回転はクランク軸１２を介して旋回スクロール１０に伝達され、オルダムリング１１と協働して旋回スクロール１０を旋回運動させる。この旋回運動によって互いに噛合う位置に配置された旋回スクロール１０と固定スクロール９のはね１０ｃ、９ｂは吸入管５から吸入ポート９ｃを介して冷媒を吸入し圧縮する。圧縮された冷媒は吐出ポート９ｄから密閉容器４内に吐出され、吐出管６から密閉容器４外に導き出される。密閉容器４内は高圧になっている。
【００２８】
高負荷においてはシール部材１４の内側の圧力が過大になり、旋回スクロール１０は固定スクロール９に強く押付けられ、旋回スクロール１０の鏡板１０ａと固定スクロール９の鏡板９ａ、特にはね９ｂの先端の摺動は厳しくなる。しかし、酸素濃度が３ｗｔ％以上ある酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層１８がその非凝着性を発揮するため、摩耗が抑制されることになり、高負荷におけるスクロール圧縮機の耐摩耗性を向上することができる。
【００２９】
また、旋回スクロール１０の鏡板１０ａの表面に形成されたディンプル２１によって油膜形成能力が高くなるため、より低速または高速での運転が可能となり、スクロール圧縮機の運転可能な速度範囲を拡大することができる。
【００３０】
また、シール部材１４の内側に異常に過大な圧力が発生する異常事態においても、酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層１８は摩耗し始めるが、混在層、特に比較的軟らかい水酸化アルミニウムの作用によって滑らかに共晶シリコン１９主体の摺動に移行することになり、スクロール圧縮機の焼付きを防止することができる。
【００３１】
また、共晶シリコン１９主体の摺動に移行しても、粗さの谷２０による油溜りが形成されて低摩擦になるため、発熱量が抑制されることになり、圧縮機の過熱を防止することができる。
【００３２】
また、始動運転や除霜運転などの過渡運転時では潤滑油が一時的にスクロール圧縮機の密閉容器４の外部に流出してしまい、短時間ではあるが密閉容器４の内部は潤滑油不足の
状態になる。その間、スクロール圧縮機の運転に従い吐出圧力は上昇し、シール部材１４の内側の圧力はそれに伴い上昇して旋回スクロール１０は固定スクロール９に押付けられ、旋回スクロール１０の鏡板１０ａと固定スクロール９の鏡板９ａ、特にはね９ｂの先端が潤滑油不足下で摺動することになる。しかし、エステル油は酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層１８と反応して潤滑性が高いアルミニウム石鹸を生成するため、固体潤滑作用が付与されて潤滑油不足を補うことになり、過渡運転時においてスクロール圧縮機を高速運転することができる。
【００３３】
なお、水酸化アルミニウムを水酸化物としてあげたが、水和物も含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、酸化物と水酸化物の混在層によって耐摩耗性の高い摺動面を形成するものであり、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】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における旋回スクロールの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における旋回スクロールの断面組織の模式図
【図４】従来の旋回スクロールの断面図
【符号の説明】
【００３６】
１０  旋回スクロール
１０ａ  鏡板
１５  アルミニウム−シリコン合金
１６  アルミニウム
１７  アルミニウムの傾斜層
１８  酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムの混在層
１９  共晶シリコン
２０  粗さの谷
２１  ディンプル
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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