CN109964034B - 制冷剂压缩机和具有其的制冷装置 - Google Patents

Abstract

制冷剂压缩机包括：电动构件(106)；由上述电动构件驱动而压缩制冷剂的压缩构件(107)；和用于收纳上述电动构件和上述压缩构件的密闭容器(101)，上述压缩构件包括：由上述电动构件驱动旋转的轴部件(109、110)；和以上述轴部件可旋转的方式与上述轴部件滑动接触的轴承部件(114、119)，在上述轴部件的滑动面设置有具有上述轴承部件的滑动面的硬度以上的硬度的覆膜(160)，上述轴承部件的滑动面的表面粗糙度小于上述轴部件的滑动面的表面粗糙度。

Description

制冷剂压缩机和具有其的制冷装置

技术领域

本发明涉及冷藏库和空调机等中使用的制冷剂压缩机、以及具有其的制冷装置。

背景技术

近年来，由于从保护地球环境的观点出发而削减化石燃料的使用，高效率的制冷剂压缩机的开发正在推进。因此，在专利文献1的密闭型压缩机中，在压缩机械的滑动面的一方使用磷酸锰类等不溶性覆膜处理施的铸铁，在另一方使用碳钢。此外，在专利文献2的旋转式压缩机中，在相互滑动的滚轮和叶片板的至少一方使用软氮化处理后的铁基烧结合金。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-238885号公报

专利文献2：日本特公昭55-4958号公报

发明内容

发明要解决的课题

例如，图10所示那样的一般制冷剂压缩机具有旋转的主轴8和轴支承该主轴8的主轴承14等滑动部件。该主轴8相对于主轴承14开始旋转时，在它们之间产生大的摩擦阻力。此外，近年来，为了实现制冷剂压缩机的高效率化而进行供给至滑动面间的润滑油2的低粘度化和滑动面的尺寸的缩短，润滑条件变得严苛。由此，例如即使在滑动面施加上述专利文献1那样的磷酸锰类覆膜，也会迅速磨损而使得对制冷剂压缩机的输入变高，因此制冷剂压缩机的效率下降。

此外，近年来为了实现制冷剂压缩机的高效率化而在进行变频驱动的低速化(例如不到20Hz)。在这样的状况下，滑动面间的油膜变薄，因此频繁发生表面存在的大量细微的突起引起的滑动面间的接触，向制冷剂压缩机的输入变高。另外，当在该滑动面例如施加上述专利文献2那样硬的软氮化处理覆膜时，被膜覆盖滑动面的突起，因此突起的磨损进行缓慢，输入高的状态长期化，制冷剂压缩机的效率下降。

本发明是鉴于这样的情况而完成的发明，其目的在于提供实现减少效率下降的制冷剂压缩机和具有其的制冷装置。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，本发明的制冷剂压缩机包括：电动构件；由上述电动构件驱动而压缩制冷剂的压缩构件；和收纳上述电动构件和上述压缩构件的密闭容器，上述压缩构件包括：由上述电动构件驱动旋转的轴部件；和以上述轴部件可旋转的方式与上述轴部件滑动接触的轴承部件，在上述轴部件的滑动面，设置有具有上述轴承部件的滑动面的硬度以上的硬度的覆膜，上述轴承部件的滑动面的表面粗糙度小于上述轴部件的滑动面的表面粗糙度。

此外，本发明的制冷装置包括散热器、减压装置、吸热器以及上述制冷剂压缩机。

发明效果

本发明能够提供通过上述结构实现效率下降的减少的制冷剂压缩机和具有其的制冷装置。

附图说明

图1是表示实施方式1的制冷剂压缩机的截面图。

图2是表示图1的制冷剂压缩机中使用的氧化覆膜的、利用SIM(扫描离子显微镜)的观察结果的一例的SIM像。

图3是表示图1的主轴和主轴承的深度方向的硬度的曲线图。

图4A是对图1的制冷剂压缩机的输入的时序变化曲线图。

图4B是图1的制冷剂压缩机的COP的时序变化曲线图。

图5是用于说明图1的制冷剂压缩机中的压缩载荷的图。

图6是表示在与主轴承的中心轴垂直的方向上没有设置表面粗糙度提高范围的主轴承和主轴的滑动面的截面图。

图7是表示在与图1的主轴承的中心轴垂直的方向上的主轴承和主轴的滑动面的截面图。

图8是表示在与图1的主轴承的中心轴平行的方向上的主轴承和主轴的滑动面的截面图。

图9是概略地表示实施方式2的制冷装置的截面图。

图10是表示现有的制冷剂压缩机的截面图。

具体实施方式

第1方式的制冷剂压缩机包括：电动构件；由上述电动构件驱动而压缩制冷剂的压缩构件；和收纳上述电动构件和上述压缩构件的密闭容器，上述压缩构件包括：由上述电动构件驱动旋转的轴部件；和以上述轴部件可旋转的方式与上述轴部件滑动接触的轴承部件，在上述轴部件的滑动面，设置有具有上述轴承部件的滑动面的硬度以上的硬度的覆膜，上述轴承部件的滑动面的表面粗糙度小于上述轴部件的滑动面的表面粗糙度。

由此，能够提高滑动部件的耐磨损性，并且即使油膜变薄也能够降低发生突起所导致的固体接触的情况。由此，能够提供实现效率下降的减少的制冷剂压缩机。

第2方式的制冷剂压缩机也可以为在第1方式中上述轴承部件的滑动面中的至少一部分的表面粗糙度小于上述轴部件的滑动面的表面粗糙度。由此，能够降低发生突起所导致的固体接触的情况，并且提高生产率。

第3方式的制冷剂压缩机也可以为在第1方式或者第2方式中，在上述轴承部件的轴心方向上，上述轴承部件的滑动面中表面粗糙度小于上述轴部件的滑动面的表面粗糙度的范围的尺寸，为上述轴部件的滑动面的尺寸的1/10以上且1/2以下，并且上述范围设定于上述轴心方向的端部位置。由此，即使在轴部件与轴承部件部分接触时，也能够降低发生突起所导致的固体接触的情况，并且提高生产率。

第4方式的制冷剂压缩机也可以为在第1方式～第3方式的任一方式中，上述轴承部件的滑动面中表面粗糙度小于上述轴部件的滑动面表面粗糙度的范围的算术平均粗糙度Ra，为0.01μm以上且0.2μm以下。由此，能够降低发生突起所导致的固体接触的情况，提高油膜的形成状态，并且提高生产率。

第5方式的制冷剂压缩机也可以构成为散热器、减压装置、吸热器以及第1～第4任一方式中，上述电动构件能够以多个运转频率进行变频驱动。由此，在转速增加的高速运转时和对各滑动面的供油量减少的低速运转时的任一者，能够因耐磨损性优越的覆膜和接触滑动状态的缓和作用而促进油膜形成。

第6方式的制冷装置具有上述任一种密闭型压缩机。利用这种抑制了效率降低的制冷剂压缩机，能够实现制冷装置的节能化。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明不被该实施方式限定。

(实施方式1)

＜制冷剂压缩机＞

如图1所示，实施方式1的制冷剂压缩机包括密闭容器101。在密闭容器101中，作为制冷剂气体填充R600a，并且在密闭容器101的底部作为润滑油103积存矿物油。

此外，密闭容器101收纳有电动构件106和压缩构件107。电动构件106具有定子104和相对于定子104旋转的转子105。压缩构件107是被电动构件106驱动而压缩制冷剂的机构，例如为往复运动机构，具有曲轴108、缸体112和活塞132。

压缩构件107具有曲轴108、缸体112和活塞132。曲轴108具有主轴109和偏心轴110。主轴109是圆柱形的轴部件，下部于压入固定转子105，在下端设置有与润滑油103连通的供油泵111。偏心轴110是圆柱形的轴部件，相对于主轴109偏心地配置。

缸体112例如由铸铁等铁类材料构成，具有缸腔113和主轴承114。该缸腔113为圆筒形，具有内部空间，端面由阀板139密封。

主轴承114为圆筒形的轴承部件，通过内周面轴支承主轴109，是支撑主轴109的径向载荷的轴颈轴承。因此，主轴承114的内周面与主轴109的外周面相对，主轴109相对于主轴承114的内周面滑动。这样在主轴承114的内周面和主轴109的外周面相互滑动的部分为滑动面，具有该滑动面的主轴承114和主轴109构成一对滑动部件。

活塞132的一端部通过主轴109的旋转往复可动地插入至缸腔113的内部空间。由此，形成由缸腔113、阀板139和活塞132围成的压缩室134。此外，关于活塞132的另一端部，活塞销115以不可旋转的方式卡止于其活塞销孔116，并由该活塞销115与连杆(连结机构)117的一端部连结。此外，在连杆117的另一端部设置有偏心轴承119，将被偏心轴承119轴支承的偏心轴110与活塞132连结。

偏心轴承119是圆筒形的轴承部件，通过内周面轴支承曲轴108的圆柱形的偏心轴110，是支撑偏心轴110的径向载荷的轴颈轴承。因此，偏心轴承119的内周面与偏心轴110的外周面相对，偏心轴110相对于偏心轴承119的内周面滑动。这样的在偏心轴承119的内周面和偏心轴110的外周面相互滑动的部分为滑动面，具有该滑动面的偏心轴承119和偏心轴110构成一对滑动部件。

缸盖140固定在阀板139的与缸腔113侧相反侧，通过覆盖阀板139的排出孔而形成高压室(未图示)。此外，吸入管(未图示)固定在密闭容器101并且与制冷循环的低压侧(未图示)连接，将制冷剂气体从制冷循环导入密闭容器101内。进一步，吸气消音器142被阀板139与缸盖140夹着。

＜覆膜＞

主轴109由基材150和包覆基材150的表面的覆膜构成。基材150由灰口铸铁(FC铸铁)等铁类材料形成。覆膜例如构成主轴109的表面，并具有主轴承114的滑动面的硬度以上的硬度，例如可以举出氧化覆膜160。例如，通过使用碳酸气体(二氧化碳气体)等公知的氧化性气体和公知的氧化设备，在数百℃(例如400～800℃)的范围内对作为基材150的灰口铸铁进行氧化，能够在基材150的表面形成氧化覆膜160。

图2是利用SIM(扫描离子显微镜)观察基材150被氧化覆膜160覆盖的主轴109而得的像(SIM像)。另外，在图2中，在第一部分151上形成有用于保护观察试样的保护膜(树脂膜)。此外，将与氧化覆膜160的表面平行的方向称为横向，将与氧化覆膜160的表面正交的方向称为纵向。

该氧化覆膜160的纵向的尺寸(膜厚)为约3μm。此外，氧化覆膜160具有第一部分151、第二部分152和第三部分153，纵向部分从表面侧向基材150侧依次层叠。该层叠方向与纵向平行。

第一部分151构成氧化覆膜160的表面，在第二部分152上形成，由微晶的组织形成。进行EDS(能量色散X射线谱)分析和EELS(电子束能量损失谱)分析的结果是，第一部分151占比最多的成分为三氧化二铁(Fe₂O₃)，还含有硅(Si)化合物。此外，第一部分151具有晶体密度不同的2个部分(第一a部分151a和第一b部分151b)。

第一a部分151a在第一b部分151b上形成，构成氧化覆膜160的表面。第一a部分151a的晶体密度小于第一b部分151b的晶体密度。此外，第一a部分151a有些地方含有空隙部158(图2中发黑的部分)和针状组织159。针状组织159为纵长形状，例如，纵向的短径侧的长度为100nm以下，以横向的径除以纵向的径得到的比率(宽高比)为1以上10以下。

第一b部分151b是由粒径100nm以下的微晶155充满的组织。在第一b部分151b几乎看不到在第一a部分151a看到的那样的空隙部158和针状组织159。

第二部分152形成于第三部分153上，包含纵长的柱状组织156。例如，柱状组织156的纵向的径为约100nm以上1μm以下，横向的径为约100nm以上150nm以下，宽高比为约3以上10以下。此外，EDS和EELS的分析结果是，第二部分152占比最多的成分为四氧化三铁(Fe₃O₄)，还含有硅(Si)化合物。

第三部分153在基材150上形成，含有横长的层状组织157。例如，层状组织157在横向上较长：纵向的径为数十nm以下，横向的径为数百nm左右，宽高比为0.01以上且0.1以下。此外，EDS和EELS的分析结果是，第三部分153占比最多的成分为四氧化三铁(Fe₃O₄)，包含硅(Si)化合物和硅(Si)固溶部。

另外，在图2中，氧化覆膜160由第一部分151、第二部分152和第三部分153构成，依次层叠。不过，氧化覆膜160的结构和层叠顺序并不限定于此。

例如，氧化覆膜160也可以由第一部分151单层构成。氧化覆膜160也可以以第一部分151形成氧化覆膜160的表面的方式、由第一部分151和第二部分152这二层构成。氧化覆膜160也可以以第一部分151形成氧化覆膜160的表面的方式、由第一部分151和第三部分153这二层构成。

此外，氧化覆膜160也可以包含第一部分151、第二部分152和第三部分153以外的组成。氧化覆膜160还可以以第一部分151形成氧化覆膜160的表面的方式由第一部分151、第二部分152、第一部分151和第三部分153这四层构成。

这样的氧化覆膜160的结构和层叠顺序能够通过调整诸条件而容易地实现。作为代表性的诸条件，能够列举氧化覆膜160的制造方法(形成方法)。在氧化覆膜160的制造方法中，能够优选使用公知的铁类材料的氧化方法，不过并不限定于此。制造方法中的条件根据形成基材150的铁类材料的种类、基材150的表面状态(研磨整修等)、所求的氧化覆膜160的物性等条件适当地设定。

＜制冷剂压缩机的动作＞

从工频电源(未图示)供给的电力经外部的变频驱动电路(未图示)供给至电动构件106。由此，电动构件106以多个运转频率被变频驱动，电动构件106的转子105使曲轴108旋转。该曲轴108的偏心轴110的偏心运动被连杆117和活塞销115转换为活塞132的直线运动，活塞132在缸腔113内的压缩室134进行往复运动。因此，将通过吸入管导入密闭容器101内的制冷剂气体从吸气消音器142吸入压缩室134，进一步，将制冷剂气体在压缩室134内进行压缩而从密闭容器101排出。

此外，伴随曲轴108的旋转，润滑油103从供油泵111供给至各滑动面，润滑滑动面。随之，润滑油103在活塞132与缸腔113之间形成密封，将压缩室134密闭。

＜硬度＞

图3是表示主轴109和主轴承114的深度方向的硬度的曲线图。另外，硬度以维氏硬度表示。在硬度的测量中，使用Sienta Omicron公司(シエンタ·オミクロン株式会社)制的纳米压痕装置(布鲁克纳米压痕仪(triboindenter))。

在主轴109的硬度的测量中，进行将压头按进主轴109的表面使负荷有载荷的状态维持一定时间的步骤。然后，在下一步骤中，临时将载荷卸除后，以比卸除前的步骤的载荷更高的载荷将压头按进主轴109的表面，再次将负荷有载荷的状态维持一定时间。将这样的使载荷阶段性地增加的步骤重复进行15次。此外，以使得最大载荷成为1N的方式设定各步骤的载荷。然后，在各步骤之后测量主轴109的氧化覆膜160和基材150的硬度和深度。

此外，在主轴承114的硬度的测量中，使用精切机切取主轴承114的一部分。在该一部分，在主轴承114的内周面使压头负荷载荷0.5kgf，测量硬度。

如图3所示，主轴109的氧化覆膜160和基材150的硬度为主轴承114的硬度以上。如此，利用氧化覆膜160使主轴109的硬度为主轴承114的硬度以上，由此提高耐磨损性，并且确保一对滑动部件间的油膜，能够进行对制冷剂压缩机的输入从运转初始开始较低的、高效率的运转。

这样的硬度在物质和材料等物体中是表面或者表面附近的机械性质之一，是向物体施加外力时的、物体的变形难度和损伤难度。在硬度中存在各种各样的测定方式(定义)和与之相应的值(硬度的尺度)。因此，也可以使用与测定对象相应的测定方式。

例如，在测定对象为金属或者非铁金属的情况下，在测定中使用压痕硬度测试法(例如，之前列举的纳米压痕法和维氏或洛氏硬度法等)。

此外，对于树脂膜和磷酸盐覆膜等覆膜那样、难以进行压痕硬度测试法的测定的测定对象，例如使用环盘方式等的磨损测试。在该测定方法的一个例子中，在盘的表面实施覆膜而形成测试片。在将该测试片浸渍于油中的状态下，通过环使覆膜负荷载荷1000N并且以1m/s的旋转速度旋转1小时，在覆膜上通过环滑动。观察该覆膜和环的表面的滑动面的状态。作为结果，也可以将环和覆膜中磨损量相对大的一方判断为硬度低。

＜表面粗糙度＞

如图7所示，主轴承114的滑动面的表面粗糙度形成得小于主轴109的滑动面的表面粗糙度。该主轴109的滑动面的表面粗糙度为主轴109的覆膜的表面粗糙度。

如图8所示，在主轴承114的滑动面114b的一部分设置有表面粗糙度小于主轴109的表面粗糙度的范围(表面粗糙度提高范围114a)。表面粗糙度提高范围114a设置于主轴承114的轴心方向上的端部位置，例如主轴承114的滑动面114b的上端部。不过，表面粗糙度提高范围114a也可以设置于主轴承114的滑动面114b的下端部。因此，表面粗糙度提高范围114a可以设置于主轴承114的滑动面114b的上端部和下端部的至少任一者。

该表面粗糙度提高范围114a的范围为在主轴承114的轴心方向上从主轴承114的滑动面114b的端部(上端、下端)起尺寸(宽度)为C的范围，在主轴承114的内周面的周向遍及整周地设置。该宽度C为主轴承114的滑动面114b的尺寸(宽度)D的1/10以上1/2以下。该滑动面114b为主轴承114的内周面中与主轴109的外周面相对地滑动的范围。因此，例如，在主轴承114的内周面形成有倒角部114c的情况下，该倒角部114c不包含于滑动面114b。此外，滑动面114b不是主轴109与主轴承114总是滑动的部分，而是能够滑动的部分。

通过该表面粗糙度提高范围114a，在主轴109与主轴承114部分接触时，能够降低滑动面上的微小的突起所导致的固体接触发生的可能性。而且，能够减少在加工中花费时间的表面粗糙度较小的部分(表面粗糙度提高范围114a)，来提高生产率。

另外，当使表面粗糙度提高范围114a的宽度C为宽度D的1/10以下时，不能够维持主轴109与主轴承114的滑动面间的油膜，对制冷剂压缩机的输入增加。此外，即使使表面粗糙度提高范围114a的宽度C为宽度D的1/2以上，输入也不会低于使宽度C为宽度D的1/2时的输入，所以导致加工成本的增加。

例如，表面粗糙度提高范围114a的算术平均粗糙度Ra为0.01μm以上且0.2μm以下。由此，能够降低发生滑动面上的微小的突起所导致的固体接触的情况，维持滑动面间的油膜，并且能够提高生产率。

另外，当表面粗糙度提高范围114a的算术平均粗糙度Ra大于0.2μm时，不能够维持滑动面间的油膜，对制冷剂压缩机的输入增大。此外，即使使算术平均粗糙度Ra小于0.01μm，输入也不会降低，所以导致加工成本的增加而生产率变差。

像这样，使主轴承114的表面粗糙度小于主轴109的表面粗糙度。因此，即使在因覆膜而主轴109的表面较硬的情况下，也在主轴109与主轴承114之间使耐磨损性提高，缓和局部的接触，促进油膜的形成。因此，能够提供一种长期可靠性较高，并且对制冷剂压缩机的输入从运转初始较低且稳定的、高效率的制冷剂压缩机。

＜制冷剂压缩机的性能＞

图4A表示向制冷剂压缩机的输入的时间序列经时变化，图4B表示制冷剂压缩机的性能系数COP(Coefficient of Performance)的时间序列经时变化。COP是作为冷冻冷藏设备等的制冷剂压缩机的能耗率的目标使用的系数，是将冷冻能力(W)除以输入(W)得到的值。

此处，得到以运转频率17Hz使制冷剂压缩机低速运转的情况下的输入和COP。此外，本实施方式的制冷剂压缩机中，主轴承114的表面粗糙度小于主轴109的表面粗糙度。与之相反，现有的制冷剂压缩机中，在主轴承114没有设置表面粗糙度提高范围114a。

根据图4A，本实施方式的制冷剂压缩机和现有的制冷剂压缩机都是运转刚开始后的输入(以下，称为初始输入)最高。伴随之后的运转时间的经过，输入逐渐下降，最终呈现几乎没有变化的固定的值(以下，称为稳态输入)。进一步，本实施方式的制冷剂压缩机与现有的制冷剂压缩机相比初始输入低，而且从初始输入过渡至稳态输入的时间(过渡时间)也短。关于本实施方式的制冷剂压缩机的过渡时间t1和现有的制冷剂压缩机的过渡时间t2，t1为t2的约1/2。由此，如图4B所示，本实施方式的制冷剂压缩机与现有的制冷剂压缩机相比COP更迅速地稳定且升高。

关于这一点，参照图5～图7如以下那样进行研究。图5是制冷剂压缩机的压缩载荷的作用图。图6表示在主轴承114设置表面粗糙度提高范围114a前的制冷剂压缩机中的主轴承114与主轴109的滑动面的放大图。图7表示在主轴承114设置有表面粗糙度提高范围114a的本实施方式的制冷剂压缩机中的主轴承114与主轴109的滑动面的放大图。通过该表面粗糙度提高范围114a，主轴承114的表面粗糙度变得小于主轴109的表面粗糙度。

本实施方式的制冷剂压缩机为往复运动式，密闭容器101内的压力低于压缩室134内的压缩载荷P。一般而言，在该压缩载荷P作用于偏心轴110的状态下，以一个主轴承114悬臂支承与偏心轴110相连的主轴109。

因此，如在伊藤等人的文献(日本機械学会年次大会論文集(日本机械学会年度大会论文集)Vol.5-1(2005)P.143)中所示那样，具有主轴109和偏心轴110的曲轴108因压缩载荷P的影响而在主轴承114内以倾斜的状态摆动。压缩载荷P的分力P1作用于相对的主轴109的滑动面和主轴承114的上端部的滑动面。另一方面，压缩载荷P的分力P2作用于相对的主轴109的滑动面和主轴承114的下端部的滑动面。这样，产生所谓的(轴承)一端接触。

在图6中，在没有设置表面粗糙度提高范围114a的制冷剂压缩机中，在主轴109和主轴承114这两者的滑动面的表面存在多个微小的突起。当该主轴109在主轴承114内倾斜时，产生局部的接触，表面压力变高。进一步，在更低速运转中，主轴109的滑动面与主轴承114的滑动面之间的油膜厚度h变薄，频繁发生突起引起的固体接触。而且，在主轴109的滑动面由耐磨损性较高的氧化覆膜160形成的情况下，由于散布在主轴109的表面的硬度较硬的微小的突起而在主轴承114的滑动面产生滑动痕，发生固体接触X的时间变长。因此，对制冷剂压缩机的初始输入变大并且从初始输入到固定输入的过渡时间也变长。

另一方面，在图7中，在本实施方式的制冷剂压缩机中，通过表面粗糙度提高范围114a，主轴承114的滑动面的表面粗糙度小于相对的主轴109的滑动面的表面粗糙度。由此，能够降低因突起导致固体接触的情况，从运转初始起保持主轴109与主轴承114之间的油膜形成。因此，能够压低初始输入，且能够实现从初始输入至稳态输入的过渡时间的缩短。进一步，通过在主轴109的表面形成耐磨损性高的氧化覆膜160，还能够确保耐久性。

通过这样的氧化覆膜160，主轴109变硬，耐磨损性提高，并且相对于主轴承114的侵蚀性(对方侵蚀性)下降，滑动初始的磨合性也提高。因此，与使主轴承114的表面粗糙度小于主轴109的表面粗糙度所引起的效果相辅相成，以能够进行对制冷剂压缩机的输入从运转初始开始较低的、高效率的运转。

该氧化覆膜160的高的耐磨损性、以及对方侵蚀性的下降和滑动初始的磨合性的提高如本申请人的日本特愿2016-003910号、日本特愿2016-003909号中详述的那样。认为其理由之一如下。

因为氧化覆膜160是铁的氧化物，所以与现有的磷酸盐覆膜相比较化学上非常稳定。此外，铁的氧化物的覆膜具有与磷酸盐覆膜相比较更高的硬度。因此，通过在滑动面形成氧化覆膜160，能够有效地防止磨损粉末的产生和附着等。其结果是，能够有效地避免氧化覆膜160自身的磨损量的增加，呈现高的耐磨损性。

而且，如图2所示在氧化覆膜160的第一的部分151中含有硬度高于铁的氧化物的硅(Si)化合物。因此，氧化覆膜160通过由含有硅(Si)化合物的第一部分151构成表面，能够发挥出更高的耐磨损性。

另一方面，构成氧化覆膜160的表面的第一部分151作为占比最多的成分具有三氧化二铁(Fe₂O₃)。该三氧化二铁(Fe₂O₃)的晶体结构为菱面体，与位于其下方的四氧化三铁(Fe₃O₄)的立方晶系的晶体结构、以及氮化覆膜的密排六方晶体、面心立方晶体和体心正方晶体的晶体结构相比，在晶体结构方面更柔软。因此认为，含有大量三氧化二铁(Fe₂O₃)的第一部分151与现有的气体氮化覆膜或者一般的氧化覆膜(四氧化三铁(Fe₃O₄)单部分覆膜)相比具有适度的硬度，同时对方侵蚀性低，滑动初始的磨合性高。

即，构成主轴109的表面的氧化覆膜160含有大量虽然在其表面侧比较硬质但是晶体结构为菱面体而柔软的三氧化二铁(Fe₂O₃)。因此，对方侵蚀性下降，抑制油膜破裂等，提高滑动初始的磨合性。此外，这与使主轴承114的表面粗糙度小于主轴109的表面粗糙度所引起的效果相辅相成，能够进行对制冷剂压缩机的输入从运转初始开始较低的、高效率的运转。

进一步，氧化覆膜160的第二部分152和第三部分153均含有硅(Si)化合物，位于第一部分151与基材150之间。因此，氧化覆膜160相对于基材150的紧贴力强。而且，第三部分153的硅的含有量多于第二部分152。这样，含有硅(Si)化合物的第二部分152和第三部分153层叠，硅的含有量更多的第三部分153与基材150相接。由此进一步强化氧化覆膜160的紧贴力。其结果是，相对于滑动时的负荷，氧化覆膜160的耐力提高，氧化覆膜160的耐磨损性格外高。而且，即使形成氧化覆膜160的表面的第一部分151磨损，也还有第二部分152和第三部分153，因此氧化覆膜160发挥出更优异的耐磨损性。

此外，关于氧化覆膜160的高的耐磨损性、对方侵蚀性的下降和滑动初始的磨合性的提高，从另外的观点出发，还考虑以下的理由。

即，在构成氧化覆膜160的表面的第一部分151含有硅(Si)化合物，成为致密的微晶组织。因此，氧化覆膜160发挥出高的耐磨损性。

此外，第一部分151为微晶的组织，在这些微晶之间在有些地方形成有细微的空隙部158，或者在表面产生微小的凹凸。因此，利用毛细管现象将润滑油103容易地保持在氧化覆膜160的表面(滑动面)。即，由于这样的细微的空隙部158和/或者微少的凹凸的存在，即使在滑动状态严苛的状况下也能够在滑动面留住润滑油103，发挥所谓的“保油性”。其结果是，容易在滑动面形成油膜。

进一步，氧化覆膜160在第一部分151的下方的基材150侧具有柱状组织156(第二部分152)和层状组织157(第三部分153)。这些组织与第一部分151的微晶155相比硬度相对较低、较软。因此，在滑动时，柱状组织156和层状组织157如“缓冲材料”那样发挥作用。由此，由于滑动时的相对于表面的压力，微晶155以被压缩于基材150侧的方式移动。其结果是，氧化覆膜160的对方侵蚀性显著低于其它表面处理膜，能够有效地抑制对方材料的滑动面的磨损。

另外，“缓冲材料”的功能即使仅有第二部分152和第三部分153任一个部分也能够发挥。因此，在第一部分151的下方具有第二部分152或者第三部分153即可。优选在第一部分151的下方具有第二部分152和第三部分153双方。

此外，氧化覆膜160的对方侵蚀性低，且能够发挥良好的“保油性”。因此，具备氧化覆膜160的轴部件的油膜形成能力格外高。这样高的油膜形成能力，与使轴承部件的表面粗糙度变小所引起的效果相辅相成，能够进行对制冷剂压缩机的输入从运转初始开始较低的、高效率的运转。

＜变形例＞

在上述的结构中，作为轴部件使用主轴109，作为轴承部件使用主轴承114，不过轴部件和轴承部件并不限定于此。例如，也可以将偏心轴110作为轴部件、将偏心轴承119作为轴承部件使用。因此，也可以在主轴109和偏心轴110的至少一个轴部件，在表面设置与之具有相对的轴承部件的硬度以上的硬度的覆膜。此外，也可以为主轴承114和偏心轴承119中至少任一者的轴承部件的表面粗糙度小于与之相对的轴部件的表面粗糙度。

此外，在上述所有结构中，在轴部件的表面具备氧化覆膜160，只要不过轴部件的表面的覆膜具有轴承部件的硬度以上的硬度就不限定于此。例如，轴部件的覆膜例如能够列举化合物层、机械强度改善层和利用包覆法形成的层等。

即，在轴部件的基材150为铁类的情况下，覆膜也可以为利用一般的淬火方法、以及使碳或者氮等浸入表层的方法形成的覆膜。此外，覆膜也可以是通过利用水蒸气进行的氧化处理和浸渍于氢氧化钠的水溶液中的氧化处理形成的覆膜。进一步，覆膜还可以是通过冷加工、加工硬化、固溶强化、析出强化、分散强化和晶粒细微化形成，抑制错位的滑动而实现基材150的强化的层(机械强度改善层)。进一步，覆膜还可以是通过镀层、喷镀、PVD、CVD的包覆法形成的层。

此外，在上述所有结构中，在主轴承114的滑动面的一部分设置有表面粗糙度小于主轴109的表面粗糙度的范围(表面粗糙度提高范围114a)。但是，主轴承114的滑动面的表面粗糙度提高范围114a不限于此。也可以为在主轴承114的整个滑动面(全滑动范围)设置有表面粗糙度提高范围114a。

另外，在上述所有结构中，在轴部件的基材150中使用铁类材料，不过基材150只要是能够形成具有与轴承部件同等以上的硬度的覆膜就能够使用铁类以外的材料。

此外，在上述所有结构中，以通过低速运转(例如，运转频率17Hz)驱动制冷剂压缩机的情况为例说明其效果，不过制冷剂压缩机的运转并不限定于此。即使在进行商用转速的运转和转速增加的高速运转的情况下，也能够与制冷剂压缩机低速运转的情况下一样地提高性能和可靠性。

此外，在上述所有结构中，例示了往复运动式的制冷剂压缩机，不过制冷剂压缩机也可以为旋转式、滚动式和振动式等其它形式。此外，具有轴部件轴承部件的硬度以上的硬度的覆膜并且使轴承部件的表面粗糙度小于轴承部件的表面粗糙度的结构，不限于制冷剂压缩机，在具有滑动面的设备中也同样能够应用，并且，由此能够获得同样的效果。作为具有该滑动面的设备，例如也可以为泵和电动机等。

(实施方式2)

图9表示实施方式2的制冷装置的示意图。此处，对制冷装置的基本结构的概略情况进行说明。

在图9中，制冷装置包括主体301、分隔壁307和制冷剂回路309。主体301具有一个面开口的隔热性的箱体和对其开口进行开闭的门体。分隔壁307将主体301的内部分隔为物品的贮藏空间303和机械室305。制冷剂回路309是通过配管将制冷剂压缩机300、散热器313、减压装置315和吸热器317呈环形连接成的结构，将贮藏空间303内冷却。

吸热器317配置在具备风机(未图示)的贮藏空间303内。吸热器317的冷却空气如箭头所示那样，被风机以在贮藏空间303内进行循环的方式搅拌，将贮藏空间303内冷却。

以上的结构的制冷装置作为制冷剂压缩机300包括上述实施方式1的制冷剂压缩机。由此，制冷剂压缩机300的主轴109等轴部件的覆膜具有与轴部件相对的主轴承114等轴承部件的硬度以上的硬度，轴承部件的表面粗糙度小于轴部件的表面粗糙度。因此在轴部件与轴承部件之间实现耐磨损性的提高、局部的接触滑动的减轻和油膜形成的维持。由此，能够提高冷冻冷藏的性能，所以能够实现由降低消耗电力引起的节能化，并且提高可靠性。

以上，使用上述实施方式对本发明的制冷剂压缩机和具有其的制冷装置进行了说明，不过本发明并不限定于此。即，应该认为，这里记载的实施方式在所有方面均是例示，并不是对本实用新型(本发明)的限制。本发明的范围不是由上述的说明给出，而是由权利要求的范围给出，意为能够包含在与权利要求的范围等同的含义和范围内的所有改变。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明能够提供实现来效率下降的减少的制冷剂压缩机和具有其的制冷装置，因此能够广泛应用于使用制冷循环的各种设备。

附图标记的说明

101 密闭容器

106 电动构件

107 压缩构件

109 主轴(轴部件)

110 偏心轴(轴部件)

114 主轴承(轴承部件)

119 偏心轴承(轴承部件)

160 氧化覆膜(覆膜)

300 制冷剂压缩机。

Claims (6)

1.一种制冷剂压缩机，其特征在于，包括：

电动构件；

由所述电动构件驱动而压缩制冷剂的压缩构件；和

贮存润滑油，收纳所述电动构件和所述压缩构件的密闭容器，

所述压缩构件包括：

由所述电动构件驱动旋转的轴部件；和

以所述轴部件可旋转的方式与所述轴部件滑动接触的、具有由铁类材料形成的滑动面的轴承部件，

在所述轴部件的滑动面，设置有具有所述轴承部件的滑动面的硬度以上的硬度的覆膜，

所述轴承部件的滑动面的表面粗糙度小于所述轴部件的滑动面的表面粗糙度，

所述轴承部件的滑动面中表面粗糙度小于所述轴部件的滑动面表面粗糙度的范围的算术平均粗糙度Ra，为0.01μm以上且0.2μm以下。

2.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述轴承部件的滑动面中的至少一部分的表面粗糙度小于所述轴部件的滑动面的表面粗糙度。

3.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

在所述轴承部件的轴心方向上，所述轴承部件的滑动面中表面粗糙度小于所述轴部件的滑动面的表面粗糙度的范围的尺寸，为所述轴部件的滑动面的尺寸的1/10以上且1/2以下，并且所述范围设定于所述轴心方向的端部位置。

4.如权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

在所述轴承部件的轴心方向上，所述轴承部件的滑动面中表面粗糙度小于所述轴部件的滑动面的表面粗糙度的范围的尺寸，为所述轴部件的滑动面的尺寸的1/10以上且1/2以下，并且所述范围设定于所述轴心方向的端部位置。

5.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述电动构件能够以多个运转频率进行变频驱动。

6.一种制冷装置，其特征在于：

包括散热器、减压装置、吸热器以及权利要求1～5中的任一项所述的制冷剂压缩机。

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