CN103032332B - 密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件，既保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性又提高加工性、降低生产成本。密闭型制冷剂压缩机(10)在密闭容器(1)内包括：压缩制冷剂的压缩机部(2)、与该压缩机部连接的旋转轴(7)、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机(9)以及支撑上述旋转轴的轴承(6)。上述轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积%计为15～40%。

Description

密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件

技术领域

本发明特别涉及在空调、制冷或热水等制冷循环中使用的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件，尤其是涉及不含氯的密闭型制冷剂压缩机中的轴承的耐磨耗性提高等。

背景技术

在现有的密闭型制冷剂压缩机中，作为其轴承材料，使用铸铁、青铜系材料、铝合金系材料等金属系材料、或树脂系材料、树脂与金属的复合材料。上述青铜系材料中含有大量的铅等。除了压缩机，一般也存在很多含铅的滑动材料。

为了防止发生咬合，对插入轴承的旋转轴进行了表面处理。如果是铸铁以外的轴承材料时，轴承通过使用不同于旋转轴（轴）的材料来抑制发生咬合和磨耗。

另外，旋转轴和轴承为了防止即使在其滑动部（轴承面）发生润滑油耗尽的边界润滑状态或油膜暂时变薄的混合润滑状态，其滑动部不发生咬合或烧结，已知有上述轴承使用含有自润滑性的石墨的碳基材料。另外，对于构成轴承的碳基材料，为了在与旋转轴的滑动中形成稳定的油膜，已知有使金属浸渍于碳基材料的气孔中。

作为这种已知的例子有特开2002-213356号公报（专利文献1）中所述的例子等。在该专利文献1中记载了作为密闭型制冷剂压缩机的轴承使用在含石墨的高硬度碳基材料中浸渍高熔点的Cu-Sn合金的轴承部件。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】特开2002-213356号公报

发明内容

发明要解决的课题

密闭型制冷剂压缩机为了提高其性能，存在轴承负荷增大的趋势，因此油导致润滑膜部分破裂，轴承与旋转轴局部直接接触，容易形成所谓的边界润滑状态或混合润滑状态。另外，在压缩机的开始运转（启动）时或停止时，未向轴承滑动部供给足够的润滑油，容易形成上述的边界润滑状态或混合润滑状态。而且，制冷循环的制冷剂过度地混入润滑油中，轴承滑动部也容易发生上述的边界润滑状态等。

如果发生这样的边界润滑状态等，目前的金属系轴承、树脂系轴承、进行了表面处理的旋转轴等就容易发生烧结或咬合。作为减轻轴承负荷的方法，虽然也可以加大轴承的内径，或增加轴承的长度，但在内置电机的密闭型制冷剂压缩机中，可以设置轴承的空间是有限的，因此有一定的限制。

众所周知，将具有润滑性的铅或锑作为一组分的铅青铜或锑合金、铅或锑与碳的复合材料等不容易引起烧结或咬合。但是担心铅或锑对环境或人体有影响，而成为PRTR(环境污染物质排放和转移的登记)的法规限制对象物质。

另外，上述铅青铜或锑合金、铅或锑与碳的复合材料虽然利用金属的低熔点，提高了在无润滑或苛刻条件下的摩擦性能，但在高温中的使用或在苛刻的滑动状态持续的条件下使用的轴承的磨耗将加剧。

已知有在里衬金属（钢板）上烧结青铜，然后在其上面烧结四氟乙烯树脂（PTFE）的卷制衬套。该卷制衬套虽然成本低，但由于表面树脂层的耐热温度为250～300℃，因此如果在苛刻的滑动状态下使用时就会变成高温，上述树脂溶出，耐磨耗性显著降低。尤其是密闭型制冷剂压缩机的滑动部是通过制冷剂的吸入压力和排出压力的压差形成的压差供油方式，向主轴承或旋转轴承等的各滑动部供给压缩机内底部的润滑油进行润滑。由于该压差供油方式在压缩机启动时滑动部的润滑油被制冷剂冲走，且在停止时形成滑动部的油膜被切断的状态，因此形成苛刻的运转环境，容易形成上述边界润滑状态或混合润滑状态。

即使是在这样几乎不能期待油进行润滑的边界润滑状态或混合润滑状态，作为不易发生咬合或烧结的轴承，上述专利文献1中所述的含有自润滑性的石墨的碳轴承是有效的。该碳轴承是通过烧成碳基材料进行制造，因此产生气孔，为了保持轴承滑动部的油膜保持性，要用金属进行浸渍。

但是，该专利文献1就提高耐磨耗性和抗烧结性进行了说明，而未考虑降低生产成本。

本发明的目的在于得到既可以保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性又可以提高加工性、降低生产成本的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明是密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括：压缩制冷剂的压缩机部、与上述压缩机部连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的轴承，其特征在于，上述轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积%计为15～40%。

本发明的其他特征在于，密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括：具有固定涡盘和旋转涡盘的压缩机部、通过旋转轴承与上述压缩机部的旋转涡盘连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的主轴承，上述旋转轴承或上述主轴承的至少一方的轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件形成，上述纯铜或Cu-Sn纯铜或合金相对该轴承部件的浸渍率以体积%计为15～40%。

本发明的又一特征在于，密闭型制冷剂压缩机用的轴承部件，是用于密闭型制冷剂压缩机的轴承的轴承部件，以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的部件而形成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该部件的浸渍率以体积%计为15～40%。

发明效果

根据本发明，能够得到既保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性又能够提高加工性、降低生产成本的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件。

附图说明

图1是表示本发明的密闭型制冷剂压缩机的实施例1的纵截面图。

图2是在油/制冷剂中使用图1的密闭型制冷剂压缩机的碳轴承的情况下，说明Cu-Sn合金向上述碳轴承的浸渍率和磨耗量的关系的线图。

图3是在制冷剂环境中使用图1的密闭型制冷剂压缩机的碳轴承的情况下，说明Cu-Sn合金向上述碳轴承的浸渍率和磨耗量的关系的线图。

图4是说明Cu-Sn合金向图1的密闭型制冷剂压缩机的碳轴承的浸渍率和利用切割工具加工该碳轴承时的上述切割工具的磨耗量的关系的线图。

图5是对图2所示的试验例2的R410A制冷剂环境中的磨耗试验的磨耗量与比较例6和比较例9的比较进行说明的图。

图6是对图2所示的试验例2的R410A制冷剂环境中的磨耗试验的平均摩擦系数与比较例6和比较例9的比较进行说明的图。

图7是对图2所示的试验例2的耐负荷试验的磨耗量与比较例6、比较例8和比较例9的比较进行说明的图。

图8是对图2所示的试验例2和比较例6中的氮透过测试结果进行的线图。

符号说明

1：密闭容器，2：压缩机部，3：平衡块，

4：旋转涡盘，4a：底座，4b：涡卷体，4c：凸起部，4d：键槽，

5：固定涡盘，5a：底座，5b：涡卷体，5c：吸入口，5d：排出口

6：主轴承，6a：上侧主轴承，6b：下侧主轴承

7：旋转轴，7a：主轴部，7b：曲轴部，7c：油路

8：欧氏联轴节

9：电机，9a：定子，9b：转子

10：密闭型制冷剂压缩机

11：吸入管

12：副轴承

13：上机架，14：下机架，

15：油槽部

16：旋转轴承

17：导油管

18：排出室

19：电机室

20：排出管

具体实施方式

以下利用附图就本发明的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件的具体实施例进行说明。

实施例1

通过图1至图8就本发明的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件的实施例1进行说明。

图1是密闭型制冷剂压缩机的一种即涡盘压缩机的纵截面图，用于空调、制冷机或热水机等制冷循环设备。利用该图1就本实施例的密闭型制冷剂压缩机进行说明。

对于密闭型制冷剂压缩机10，作为主要构成元件在密闭容器1内包括：压缩制冷剂的压缩机部2、与该压缩机部2连接的旋转轴7、通过该旋转轴7驱动上述压缩机部2的电机9、支撑上述旋转轴7的轴承（主轴承6、副轴承12）、通过焊接等固定在上述密闭容器1上而支撑上述压缩机部2和上述主轴承6的上机架13以及通过焊接等固定在上述密闭容器1上而支撑上述副轴承12的下机架14等。

作为上述制冷剂，使用不含氯的制冷剂，例如使用R410A、二氧化碳、丙烷等中的任意一种制冷剂。在上述密闭容器1的底部设置存储润滑油的油槽部15。

上述电机9具有固定在密闭容器1上的定子9a和固定在上述旋转轴7的主轴部7a上而可自由转动地配置在上述定子9a内侧的转子9b。

上述压缩机部2，在底板5a上以竖立涡卷状涡卷体5b的方式形成的固定涡盘5和在底板4a上以竖立涡卷状涡卷体4b的方式形成的旋转涡盘4使上述两个涡卷体5b、4b彼此啮合地设置。通过这样，在上述固定涡盘5和上述旋转涡盘4之间形成压缩室。

另外，在上述固定涡盘5的外周部形成吸入口5c，而且在其中央部形成排出口5d。该固定涡盘5通过螺栓固定在上述上机架13上。上述旋转涡盘4配置在上述固定涡盘5和上述上机架13之间，通过作为自转预防装置的欧氏联轴节8可旋转地设置。该欧氏联轴节8为了使上述旋转涡盘4相对固定涡盘5不进行自转而只进行旋转运动，可自由滑动地分别与设置在旋转涡盘4的底板4a背面的键槽4d和设置在上述上机架13的底座上的键槽卡合。

上述固定涡盘5、旋转涡盘4以及上述上机架13通过铸铁或含有5～15重量%的Si的Al基合金等构成。

上述旋转轴7由与上述转子9b结合的上述主轴部7a和一体设置在该主轴部7a的上侧端部并进行偏心旋转的曲轴部7b构成。该曲轴部7b通过旋转轴承16与向上述压缩机部2的旋转涡盘4的底板4a的涡卷体相反侧突出形成的凸起部4c卡合。由此形成当驱动上述电机9时，旋转轴7的曲轴部7b就进行偏心旋转，上述旋转涡盘4随之进行旋转运动的结构。上述旋转轴承16固定在上述旋转涡盘的凸起部4c而设置。

在上述旋转轴7的主轴部7a的下端部安装导油管17，另外，在上述旋转轴7上形成油路7c，使该旋转轴7贯通轴方向。而且在上述旋转轴7的主轴部7a固定平衡块3。上述旋转轴7使用铬钼钢（SCM材料），经过渗碳热处理使维氏硬度为HV700以上。另外，对于上述旋转轴7的主轴部7a，上述主轴承6支撑上述转子9b的上侧，上述副轴承12支撑下侧。

上述主轴承6由曲轴部7b侧的上侧主轴承6a和电机9侧的下侧主轴承6b构成。

在上述结构的制冷剂压缩机上，通过电机9使旋转轴7旋转，启动制冷剂压缩机10，旋转涡盘4就通过曲轴部7b的偏心旋转不进行自转而只相对固定涡盘5进行旋转运动。通过这样，制冷循环的制冷剂气体被从吸入管11导入，从吸入口5c吸入压缩机部2，被在压缩机部2的压缩室压缩后从排出口5d向密闭容器1内的排出室18排出。该排出后的制冷剂气体在上述压缩机部2下部的电机室19流动，冷却电机9的同时分离润滑油，然后与上述电机室19连通地从设置在上述密闭容器1的排出管20向上述制冷循环排出。

上述密闭容器1内通过充满高压的制冷剂气体，从而存储于密闭容器1底部的上述油槽15中的润滑油通过吸入压和排出压的压差经过导油管17和油路7c向上述副轴承12、上述主轴承6、上述旋转轴承16以及压缩机部2的滑动部等供给，对这些滑动部进行润滑。但是，在启动压缩机时或压缩机的排出侧的压力高时，向上述轴承6、12、16的润滑油的供给不足，容易发生磨耗或烧结等损坏。在轴承的面压增加的高负荷运转时，特别容易发生上述的磨耗或烧结等损坏。

因此，在本实施例中，为了避免在润滑油的供给不足或轴承面压提高的高负荷运转的情况下，难以发生上述轴承6、12、16的磨耗或烧结等损坏，上述轴承尤其是主轴承6或旋转轴承16使用在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件。

以下就图1所示的上述主轴承6或上述旋转轴承16的生产方法进行说明。

首先，碳质的碳基材料通过CIP（冷等静压成型）、将材料放入模具中施加压力而成型的挤压成型等进行成型。另外，碳质的碳基材料通过使用近净成形而形成圆柱形状，例如可以通过近净成形的单个挤压成型法而形成圆筒或圆柱体。

利用规定的温度烧制用上述方法成型的碳质的碳基材料，然后在高温下进行石墨化处理。将经过了这些工序的通过上述CIP或挤压成型加工的碳基材料剪切成长方形。另外将通过上述近净成形加工的圆柱形的碳基材料（除了通过单个挤压成型法加工的材料）根据所使用的轴承剪切成小圆筒或小圆柱。

在利用规定的温度烧制，然后在高温下进行了石墨化处理的上述碳基材料上形成许多气孔，该气孔连通碳基材料的内外，在作为轴承使用时不能形成油膜，因此在上述气孔内浸渍金属。该金属的浸渍工序是，首先在真空炉中将放入了金属或合金材料的坩埚加热到相对这些金属或合金的熔融温度高100℃的温度，使这些金属或合金成为金属熔液状态。然后，将形成了规定长度的圆柱体或长方体的含有石墨的上述碳基材料浸渍在这些金属或合金的金属熔液中，利用氮气进行加压，从而使这些金属或合金浸渍在上述碳质的碳基材料的气孔中。然后，从坩埚中取出这些碳质的碳基材料，进一步将该长方形的碳基材料或利用近净成形加工的小圆筒或小圆柱的碳基材料（除了通过单个挤压成型法加工的材料）进行切割加工，形成圆筒形。通过这样可以生产成为上述主轴承6或上述旋转轴承16的轴承部件。

在这样生产的由碳基材料加工的轴承部件构成的轴承6、16上，如果浸渍在上述碳基材料中的金属是低熔点时，则在苛刻环境下的滑动所产生的发热使上述金属熔化，导致耐磨耗性的降低。因此，作为可以适应轴承滑动部的发热或苛刻的滑动状态的轴承部件，使用将高熔点的Cu-Sn合金浸渍在高硬度的碳基材料中的轴承部件。

由于该轴承部件是在高硬度的碳基材料的气孔中浸渍Cu-Sn合金，因此整体的加工性变差，生产成本增加。如果减少上述Cu-Sn合金的浸渍率，虽然加工性得到改善，但耐磨耗性降低。原因是通过使上述合金浸渍于存在于碳基材料中的气孔中，密封上述气孔的密封度发生变化，根据该密封度，上述旋转轴与上述碳轴承之间的滑动面上的油膜的形成状态有所不同。

另外，碳基材料的硬度根据其石墨化度而不同。石墨化度越高，其硬度越软，加工性也有改善。

因此，本实施例是使轴承部件具有高耐磨耗性和抗烧结性，并且提高加工性，可以低成本生产，将该轴承部件用于密闭型制冷剂压缩机，从而提高其可靠性且延长使用寿命。

即，本实施例的密闭型制冷剂压缩机将使用以下结构（A）的轴承部件作为基本结构。

（A）以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍含有纯铜或不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积%计为15～40%。

通过形成这样的轴承部件，可以不破坏加工性而提高耐磨耗性。本实施例为了进一步不破坏加工性而提高耐磨耗性，也可以具有以下（B）～（D）的结构。

（B）使含有不可避免组成的杂质的上述Cu-Sn合金含有5～15重量%的Sn。

（C）上述碳基材料的石墨化度为60～90%。另外，可以通过X-射线衍射等手段确认上述石墨化度。

（D）在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍含有纯铜或不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的上述轴承部件的氮透过量在0.49MPa的氮气压力时的氮透过测试中为0～0.10cc/min。

通过形成上述结构，即使在轴承滑动部的油膜消失或变薄的边界润滑状态或混合润滑状态下使用，也可以得到低摩擦、难以发生咬合或烧结的稳定的滑动性能。并且由于加工性好，因而可以降低轴承的生产成本。因此，根据本实施例，由于可以使轴承部件具有高耐磨耗性和抗烧结性，且可以提高加工性，低成本地生产，因此密闭型制冷剂压缩机通过采用该轴承部件，能够提高其可靠性，且能够实现使用寿命长、低成本。

其次，将构成密闭型制冷剂压缩机使用的主轴承6和旋转轴承16的轴承部件在本实施例中的试验例1至4与比较例5至9比较而进行说明。

表1是表示本实施例中的试验例1至4和比较例5至9的浸渍金属、浸渍率、石墨化度和氮透过量。

表1

在该表1中，本实施例中的试验例1至4的肖氏硬度为66，比较例5至7的肖氏硬度为103，比较例8的肖氏硬度为74，比较例9的肖氏硬度为63。

图2是浸渍了Cu-Sn合金的上述试验例1至4以及浸渍了Cu-Sn合金的上述比较例5和6的磨耗试验结果。横轴表示向非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中的各浸渍率，横轴表示上述碳基材料的磨耗量。

该图2中的磨耗试验条件是在试验速度（滑动面的相对速度）为1.2m/s，面压为30MPa，酯油与R410A制冷剂的混合液中，使SCM415的渗碳淬火材料（相当于旋转轴）以及上述试验例1至4和比较例5、6的各材料连续滑动5小时后测量这些的磨耗量进行比较。

根据该磨耗试验的结果，比较例5的磨耗量为12.4μm，比较例6的磨耗量为8.0μm，而试验例1的磨耗量为5.0μm，试验例2的磨耗量为4.7μm，试验例3的磨耗量为5.0μm，试验例4的磨耗量为5.5μm。

根据上述图2，对于轴承部件的磨耗量，本实施例中的试验例1至4低于比较例的5和6。如比较例6那样Cu-Sn合金的浸渍率为12%很低的情况下或如比较例5那样浸渍率为0%的碳基材料，磨耗量有所增加，这是因为在烧制碳基材料时生成的气孔未完全密封，从而应形成在碳基材料和SCM材料的滑动面上的油膜薄，变得不充分，未产生油膜压力，容易形成边界润滑状态或混合润滑状态。

如此，通过在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中含有不可避免的杂质的Cu-Sn合金的浸渍率以体积%计15～40%的碳轴承与SCM材料形成的旋转轴的组合，可知能够防止发生咬合或烧结且提高耐磨耗性。

另外，在非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍纯铜时也得到与图2相同的结果。

图3是比较浸渍了Cu-Sn合金的轴承部件的上述试验例1至4和浸渍了Cu-Sn合金的上述比较例6和7以及浸渍率为0%的上述比较例5的磨耗试验结果。横轴表示向非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中的各浸渍率，纵轴表示上述碳基材料的磨耗量。

该图3的磨耗试验条件是试验速度为1.2m/s，面压为9.8MPa，只在R410A制冷剂的环境中（即不存在酯油等润滑油的条件），将上述各轴承部件和SCM415的渗碳淬火材料连续滑动5小时后测量这些的磨耗量。

根据该磨耗试验的结果，比较例5的磨耗量为4.0μm，比较例6的磨耗量为4.0μm，试验例1的磨耗量为3.0μm，试验例2的磨耗量为2.9μm，试验例3的磨耗量为3.5μm，试验例4的磨耗量为4.0μm，而比较例7的磨耗量为9.0μm。

根据上述图3，如比较例7那样，在非晶质碳和石墨的碳基材料中使含有不可避免组分的Cu-Sn合金浸渍42%的材料，由于碳基材料的面积减少，碳基材料中的自润滑性的石墨量减少，因此在如启动/停止时那样，未向滑动部供给足够的润滑油，油膜变薄的边界润滑状态或混合润滑状态下，配对材料即SCM材料的表面变得粗糙，由于表面粗糙的SCM材料和轴承部件（碳基材料）进行滑动，因此可知轴承部件的磨耗加剧。

在非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍纯铜的情况下也具有与图3相同的趋势。

图4是对在非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍了含有不可避免组分的Cu-Sn合金的轴承部件在上述试验例1至4与上述比较例5至7中的切割工具的磨耗量比较而表示结果的图。

作为切割条件，使用金刚石的车刀（切割刀具），切割速度为80m/min，在相同的条件下进行切割刀具的磨耗试验。该切割刀具的磨耗试验结果如下，切削比较例5时的切割刀具的磨耗量为0.4mm，比较例6时的磨耗量为0.6mm，试验例1的磨耗量为0.7mm，试验例2时的磨耗量为0.8mm，试验例3时的磨耗量为0.85mm，试验例4时的磨耗量为1.0mm，而比较例7时的切割刀具的磨耗量为2.5mm。

根据该图，Cu-Sn合金的浸渍率越小，上述切割刀具（车刀）的磨耗量越低。尤其可见上述浸渍率超过40%的比较例7的切割刀具的磨耗量急剧增加，加工性降低。

根据该图4的试验结果和上述图2以及图3的试验结果，同时考虑了加工性的含有不可避免组分的Cu-Sn合金的浸渍率优选为15～40%，进一步优选为20～30%，特别优选为20%左右。

另外，在非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍了纯铜的情况下也具有与图4相同的趋势。

图5是比较在R410A制冷剂环境下对本实施例中的上述试验例2和上述比较例6及9进行磨耗试验时的磨耗量。

试验条件是面压为9.8MPa，试验速度为1.2m/s，试验时间（滑动时间）为两小时。本试验是在油不存在的边界润滑状态下的试验。

根据该磨耗试验的结果，试验例2的磨耗量为0.91μm，而比较例6的磨耗量为3.3μm，比较例9的磨耗量为3.4μm。

根据上述图5所示的结果，在含有非晶质碳和石墨化度为71%的自润滑性的石墨的碳基材料中浸渍了20%的含有不可避免组分的Cu-Sn合金即本实施例中的试验例2的轴承部件与上述比较例6、9的轴承部件相比，可知磨耗量明显降低。另外，虽然未进行图示，但可知与本实施例中的其他实施例1、3和4相比，试验例2的磨耗量最低。

另外，在非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍20%的纯铜的轴承部件也具有同样的结果。

图6是对本实施例中的上述试验例2以及上述比较例6及9在R410A制冷剂环境中进行磨耗试验，所求出的平均摩擦系数进行比较而表示的图。本试验也是在油不存在的边界润滑状态下的试验结果。

根据该磨耗试验结果，试验例2的平均摩擦系数为0.054，而比较例6的平均摩擦系数为0.089，比较例9的平均摩擦系数为0.073。

根据上述图6，可知在含有非晶质碳和71%的自润滑性的石墨的碳基材料中使含有不可避免组分的Cu-Sn合金浸渍20%即本实施例中的试验例2的轴承部件与上述比较例6、9的轴承部件相比，可知上述平均摩擦系数最低。

另外，对于上述平均摩擦系数，浸渍金属为Pb、硬度低、石墨量为91%的上述比较例9低于硬度高、石墨量低至25%的上述比较例6。这是因为浸渍金属Pb和石墨的自润滑作用。

另外，在非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍20%的纯铜的轴承部件也具有同样的结果。

图7是比较本实施例中的上述试验例2的轴承部件和上述比较例6、8和9的轴承部件在耐负荷试验中的磨耗量。

试验条件是在酯油与R410A制冷剂的混合液中，试验速度为1.2m/s，最大面压为70MPa，以0.15MPa/s增加面压时的各轴承部件的磨耗量，是模拟上述混合润滑状态或边界润滑状态的苛刻试验。

根据该磨耗试验的结果，试验例2的磨耗量为2.5μｍ，而比较例6的磨耗量为1.8μm，比较例8的磨耗量为112μｍ，比较例9的磨耗量为245μm。

根据上述图7，在由非晶质碳和石墨形成的碳基材料中浸渍了含有不可避免组分的Cu-Sn合金的上述试验例2或上述比较例6的轴承部件与浸渍了Zn合金的比较例8或浸渍了Pb的比较例9的轴承部件相比，可知磨耗量减少了两位数。

含有不可避免组分的Cu-Sn合金的Sn量优选5～15重量%，进一步优选12～13重量%。含有不可避免组分的Cu-Sn合金随着Sn含量的增加，导热系数显著降低，随着硬而脆的ε相的增加，机械性能降低，因此Sn含量优选在上述范围内。

为了抑制在压缩机启动/停止时那样，油膜变薄的边界润滑条件或混合润滑条件下的咬合或烧结，具有自润滑性的石墨的量（碳基材料的石墨化度）优选为60～90%，进一步优选71%。

图8是对作为本实施例中的代表例的上述试验例2和上述比较例6的氮透过测试结果比较而表示的图。测量条件是水置换法，使氮压力为0.1MPa、0.22MPa和0.49MPa的情况下，分别测量任意的规定时间。

根据该氮透过测试结果，比较例6的氮透过量在氮压力为0.1MPa、0.22MPa和0.49MPa的情况下，分别为0.015cc/min、0.036cc/min和0.12cc/min，而试验例2的氮透过量在氮压力为0.1MPa、0.22MPa和0.49MPa的任何情况下，都为0.01cc/min以下（本试验结果中任一个都为0cc/min）。

根据上述图8，明确了压力越大氮透过量的差越大，上述试验例2的氮透过量小于比较例6的氮透过量。另外明确了试验例2即使压力增加，氮透过量也未增加。从滑动部的油膜保持性的角度来看，轴承部件的氮透过量越小越好，优选0～0.10cc/min，进一步优选如本实施例中的试验例2那样的0cc/min的轴承部件。

根据以上说明的本实施例，能够得到既保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性，又能够提高加工性、降低生产成本的密闭型制冷剂压缩机以及其使用的轴承部件。

即，即使在高负荷领域的边界润滑状态或混合润滑条件下，为了能够保持高耐磨耗性和抗烧结性，使以非晶质碳和石墨形成的碳基材料的石墨含有量（石墨化度）为60～90重量%，优选为71重量%。通过这样碳基材料中的石墨通过摩擦变薄开裂，从而能够降低摩擦系数，得到高耐磨耗性的轴承。

如果石墨的含有量高于90重量%时，在高荷重条件下，非晶质碳基材料本身软化，变形阻力增大，其结果摩擦增大，容易磨耗。而如果石墨的含有量低于60重量%时，碳基材料则变硬，将使所滑动的配对金属材料（旋转轴）磨耗。

另外，在本实施例中，为了容易在润滑油中形成油膜，使用了在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍了15～40%、优选20～30%的高熔点的纯铜或含有不可避免组分的Cu-Sn合金的轴承部件。

如上所述，通过使用浸渍了15～40%的Cu-Sn合金，使石墨化度为60～90重量%的轴承部件，能够无损加工性地提高耐磨耗性，因此也能够降低生产成本。

而且，浸渍的金属如果是Cu-Sn合金，为了提高硬度和使机械性能稳定，Sn量为5～15重量%，优选为12～13重量%。通过浸渍这样的Cu-Sn合金，能够防止在油膜薄的边界润滑条件或混合润滑条件下，滑动面的发热导致浸渍金属熔融。

通过使用这样的轴承部件，能够得到既保持高耐磨耗性和抗烧结性，又能够提高加工性的轴承部件，通过将该轴承部件用于密闭型制冷剂压缩机，能够提高其可靠性且降低生产成本。

Claims (9)

1.密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括：压缩制冷剂的压缩机部、与上述压缩机部连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的轴承，

上述轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积％计为15～40％。

2.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述制冷剂是不含氯的制冷剂。

3.根据权利要求2所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述制冷剂是R410A、二氧化碳、丙烷中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金含有5％重量～15％重量的Sn。

5.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述碳基材料的石墨化度为60～90％。

6.根据权利要求2所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积％计为20～30％。

7.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的上述轴承部件的氮透过量在0.49MPa的氮气压力下的氮透过量测试中为0～0.10cc/min。

8.密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括：具有固定涡盘和旋转涡盘的压缩机部、通过旋转轴承与上述压缩机部的旋转涡盘连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的主轴承，其特征在于，

上述旋转轴承或上述主轴承的至少一方的轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积％计为15～40％。

9.密闭型制冷剂压缩机用的轴承部件，其为用于密闭型制冷剂压缩机的轴承的轴承部件，其特征在于，由在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍了纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的部件形成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该部件的浸渍率以体积％计为15～40％。