CN110023625A - 制冷剂压缩机和使用其的制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的制冷剂压缩机包括电动构件和由该电动构件驱动来压缩制冷剂的压缩构件，构成该压缩构件的至少一个滑动部件以铁类材料为基材(185)。在该滑动部件的滑动面形成有包含至少由微晶构成的表面层的耐磨损性覆膜(180)。该表面层(181)包含占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的A部分，该A部分存在于从滑动面的最表面起至少0.3μm以下的范围内。耐磨损性覆膜(180)可以在表面层(181)与基材(185)之间包含至少1层中间层(182～184)。由此，能够提高滑动部件的自身耐磨损性，所以能够获得优异的可靠性和效率的制冷剂压缩机。

Description

制冷剂压缩机和使用其的制冷装置
技术领域
本发明涉及冷藏库、空调机等中使用的制冷剂压缩机和使用其的制冷装置。
背景技术
滑动部通过多个滑动部件彼此隔着滑动面组合而构成。一般来说，当滑动的种类为滑行滑动或者旋转滑动时，构成该滑动部的至少一个滑动部件，在其滑动面形成有耐磨损性覆膜。该耐磨损性覆膜代表而言已知磷酸盐覆膜、气体氮化覆膜、或由四氧化三铁(Fe3O4)单层形成的氧化铁类的氧化覆膜等。作为四氧化三铁(Fe3O4)单层的氧化覆膜，代表性的是通过黑染处理(也被称为黑色氧化镀层(Black Oxide Coating)处理)方法形成。
这样的耐磨损性覆膜覆盖构成滑动部件的基材的表面。基材通常是金属制的，该基材的表面的至少一部分是滑动面。当通过滑动部进行滑动时，滑动面被供给润滑油，所以在滑动中的滑动部件中，能够利用润滑油防止或抑制磨损，并且抑制因金属(基材)彼此的接触导致的滑动阻力的增加。由此，滑动部能够长期确保顺畅的滑动。
例如，专利文献1中公开了具有使用磷酸盐覆膜作为耐磨损性覆膜的滑动部的制冷剂压缩机。已知该制冷剂压缩机在为了防止活塞或曲轴等的滑动部分的磨损的该滑动面形成磷酸盐覆膜的等的方法。通过形成该磷酸盐覆膜来消除机械精加工的加工面的凹凸，能够使滑动部件彼此的初始磨合变得良好。
例如，在制冷剂压缩机所具有的曲轴的主轴部和轴承部中，进行旋转运动。在制冷剂压缩机的停止中，旋转速度为0m/s，起动时从金属接触状态开始旋转运动，受到较大摩擦阻力。在该制冷剂压缩机中，在曲轴的主轴部形成有磷酸盐覆膜，该磷酸盐覆膜具有初始磨合性。因此，利用磷酸盐覆膜能够防止起动时的金属接触导致的异常磨损。
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
发明内容
发明所要解决的问题
近年来，为了实现制冷剂压缩机的高效率化，使用粘度更低的润滑油，或者滑动部间的滑动长度设计得更短。因此，专利文献1中记载的现有的磷酸盐覆膜会较早地磨损或者磨光、磨合效果有可能难以持续。由此，磷酸盐覆膜的自身耐磨损性可能降低。
并且，在制冷剂压缩机中，在曲轴旋转一次期间施加于曲轴的主轴部的载荷变动较大。另外，伴随该负荷变动，在曲轴与轴承部之间，有时溶入润滑油的制冷剂气体气化而起泡。因该起泡而使油膜断开发生金属接触的频率增加。其结果是，存在形成于曲轴的主轴部的磷酸盐覆膜提前磨损而摩擦系数上升的可能。
另外，伴随摩擦系数的上升而滑动部的发热也变大，存在产生凝结等的异常磨损的可能。并且，制冷剂压缩机中，作为滑动部在曲轴的主轴部和轴承部以外还包括活塞和缸腔，而在该活塞和缸腔之间也存在发生与上述同样的现象的问题。
本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于通过提高滑动部件的自身耐磨损性，来提供可靠性优异且效率优秀的制冷剂压缩机和使用其的制冷装置。
用于解决课题的方法
本发明的制冷剂压缩机，为了解决上述课题，包括电动构件和由上述电动构件驱动来压缩制冷剂的压缩构件，构成上述压缩构件的至少一个滑动部件以铁类材料为基材，在上述滑动部件的滑动面形成有包含至少由微晶构成的表面层的耐磨损性覆膜，上述表面层包含占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的A部分，该A部分存在于从上述滑动面的最表面起至少0.3μm以下的范围内。
根据上述结构，滑动部件同时具有提高自身耐磨损性和抑制对方攻击性的效果，并且能够提高基材与氧化覆膜的紧贴性。因此，能够进一步降低润滑油的粘度，并且能够将构成各滑动部的各个滑动部件的滑动长度设计得较短。因此，在滑动部中能够实现滑动损失的降低，所以作为制冷剂压缩机能够实现优异的效率和性能并且能够确保长期可靠性。
另外，本发明的制冷装置，为了解决上述课题，包括制冷剂回路，该制冷剂回路包括上述结构的制冷剂压缩机、散热器、减压装置和吸热器，利用配管将它们环状连结而成。
本发明的上述目的、其他目的、特征和优点，通过参照添加的附图、根据以下的优选实施方式的详细的说明能够清楚。
发明的效果
在本发明中，根据上述结构，发挥如下效果：通过提高滑动部件的自身耐磨损性，能够提供可靠性优异且效率优秀的制冷剂压缩机和使用其的制冷装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的制冷剂压缩机的结构的一例的示意性截面图。
图2A～图2D是表示在图1所示的制冷剂压缩机所具有的滑动部形成的耐磨损性覆膜的结构的一例的示意性截面图。
图3A和图3B是位于图2A所示的耐磨损性覆膜的最表面的表面层的具体例，图3A是表示作为参考例进行了形成于制冷剂压缩机的滑动部的氧化覆膜的TEM(透过型电子显微镜)观察的结果的一例的TEM图像，图3B是表示作为参考例进行了形成于制冷剂压缩机的滑动部的氧化覆膜的SIM(操作离子显微镜)观察的结果的一例的SIM图像。
图4时表示具有图1所示的制冷剂压缩机的制冷装置的结构的一例的示意图。
具体实施方式
本发明的制冷剂压缩机包括电动构件和由上述电动构件驱动来压缩制冷剂的压缩构件，构成上述压缩构件的至少一个滑动部件以铁类材料为基材，在上述滑动部件的滑动面形成有包含至少由微晶构成的表面层的耐磨损性覆膜，上述表面层包含占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的A部分，该A部分存在于从上述滑动面的最表面起至少0.3μm以下的范围内。
根据上述结构，滑动部件同时具有提高自身耐磨损性和抑制对方攻击性的效果，并且能够提高基材与氧化覆膜的紧贴性。因此，能够进一步降低润滑油的粘度，并且能够将构成各滑动部的各个滑动部件的滑动长度设计得较短。因此，在滑动部中能够实现滑动损失的降低，所以作为制冷剂压缩机能够实现优异的效率和性能并且能够确保长期可靠性。
在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述耐磨损性覆膜包括存在于上述表面层与上述基材之间的至少1层中间层，上述中间层中，占比最多的成分为四氧化三铁(Fe3O4)且含有硅(Si)化合物，并且是除了含有柱状组织和层状组织的至少一者的铁氧化物层的层。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述中间层是上述铁氧化物层以外的化合物层和形成于上述基材的表面的机械强度提高层的至少一者。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述化合物层是选自渗碳层、氮化层、和黑色氧化镀层中的至少任一个的层，上述机械强度提高层是选自冷加工层、加工硬化层、固溶强化层、析出强化层、分散强化层、晶粒细化层中的至少任一个的层。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述表面层的结晶粒径在0.001～1μm的范围内。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述表面层至少由彼此结晶密度不同的表面a层和表面b层构成。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述表面a层位于最表面侧，上述表面b层位于上述表面a层的下方，并且上述表面a层的结晶密度比上述表面b层的结晶密度小。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述表面a层含有宽高比在1至1000的范围内的纵长的针状组织。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述耐磨损性覆膜的膜厚在1～5μm的范围内。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述制冷剂为R134a等的HFC类制冷剂或其混合制冷剂，上述润滑油为酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个或它们的混合油。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述制冷剂为R600a、R290、R744等自然制冷剂或其混合制冷剂，上述润滑油为矿物油、酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个、或它们的混合油。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述制冷剂为R1234yf等HFO类制冷剂或其混合制冷剂，上述润滑油为酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个或它们的混合油。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述制冷剂为R1234yf等HFO类制冷剂或其混合制冷剂，上述润滑油为酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个或它们的混合油。
另外，在上述结构的制冷剂压缩机中，可以为如下结构：上述电动构件以多个运转频率进行变频驱动。
本发明的制冷剂压缩机包括制冷剂回路，该制冷剂回路包括上述结构的制冷剂压缩机散热器、减压装置和吸热器，利用配管将它们环状连结而成。
以下，参照附图说明本发明的代表的实施方式。此外，下面，在所有的图中，对同一或相当的要素附加相同的参照标记，省略其重复的说明。
(实施方式1)
[制冷剂压缩机的结构]
首先，参照图1和图2A～图2D对本实施方式1的制冷剂压缩机的代表的一例具体地进行说明。图1是本实施方式1的制冷剂压缩机100的截面图，图2A～图2D是表示形成于制冷剂压缩机100的滑动部的耐磨损性覆膜180的具体的结构例的示意性截面图。
如图1所示，在制冷剂压缩机100中，在密闭容器101内充填有由R134a构成的制冷剂气体102，并且在底部存积作为润滑油103的酯油。另外，在密闭容器101内收纳有包括定子104和转子105的电动构件106和由其驱动的往复式的压缩构件107。
而且，压缩构件107由曲轴108、缸体112、活塞132等构成。以下说明压缩构件107的结构。
曲轴108至少包括压入固定了转子105的主轴部109和相对主轴部109偏心形成的偏心轴110。在曲轴108的下端具有与润滑油103连通的供油泵111。
曲轴108使用铁类材料作为基材185，在表面形成有耐磨损性覆膜180。图2A～图2D表示本实施方式1中的耐磨损性覆膜180的代表的结构例。图2A～图2D各自表示耐磨损性覆膜180的结构的一例的示意性截面图。
本实施方式1中的耐磨损性覆膜180，如图2A～图2D所示，只要在最表面具有表面层181即可。该表面层181至少由微晶构成，并且包含占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的A部分。该A部分存在于从滑动面(构成滑动部的滑动部件的外表面)的最表面起至少至0.3μm以下的范围内。另外，如图2A～图2D所示，在表面层181的下层设置1层以上的中间层182～184。
例如，如图2A或图2B所示，中间层182在耐磨损性覆膜180中存在于表面层181与基材185之间。在图2A或图2B中，在表面层181与基材185之间设置有1层(单层)的中间层182，但是也可以如图2C或图2D所示设置多层的中间层182～184。
例如，在图2C中，在表面层181与基材185之间设置有2层的中间层182、183，在图2D中，在表面层181与基材185之间设置有3层的中间层182～184。并且，虽然未图示，也可以在表面层181与基材185之间设置4层以上的中间层182～184，同样未图示，也可以在表面层181与基材185之间可以没有中间层182～184。换言之，表面层181可以直接设置于基材185的表面。
上述中间层182～184的具体的结构没有特别限定，但在本发明中，中间层182～184只要为除了铁氧化物层的即可。本发明中的铁氧化物层的占比最多的成分为四氧化三铁(Fe3O4)且含有硅(Si)化合物，并且是除了包含柱状组织和层状组织的至少一者的铁氧化物层以外的层。此外，耐磨损性覆膜180以及表面层181和中间层182～184的更具体的结构在后面述说。
缸体112由铸铁形成，形成大致圆筒形的缸腔113，并且包括轴支承主轴部109的轴承部114。
此外，在转子105形成有凸缘面120，轴承部114的上端面成为推力面122。在凸缘面120与轴承部114的推力面122之间插入有推力垫圈124。由凸缘面120、推力面122和推力垫圈124构成推力轴承126。
活塞132保持某一定量的间隙地游嵌于缸腔113，由铁类材料形成，与缸腔113一起形成压缩室134。另外，活塞132经由活塞销137由作为连结机构的连杆138与偏心轴110连结。缸腔113的端面被阀板139密封。
缸头140形成高压室。缸头140固定在阀板139的与缸腔113相反的侧。吸入管(未图示)固定于密闭容器101，并且与制冷循环的低压侧(未图示)连接，将制冷剂气体102引导至密闭容器101内。吸气消音器142由阀板139和缸头140夹着。
对于如上所述构成的制冷剂压缩机100，以下说明其动作。
从工频电源(未图示)供给的电力被供给到电动构件106，使电动构件106的转子105旋转。转子105使曲轴108旋转，偏心轴110的偏心运动从连结机构的连杆138经由活塞销137来驱动活塞132。活塞132在缸腔113内进行往复运动，将通过吸入管(未图示)引导至密闭容器101内的制冷剂气体102从吸气消音器142吸入，在压缩室134内进行压缩。
润滑油103伴随曲轴108的旋转，从供油泵111向各滑动部供油，对滑动部进行润滑，并且在活塞132与缸腔113之间负责密封。此外，滑动部是指多个滑动部件以彼此的滑动面接触的状态滑动的部位。
在此，在近年的制冷剂压缩机100中，为了实现更好的高效率化，作为润滑油103进行如下应对：(1)使用粘度更低的润滑油；或者(2)构成滑动部的各自的滑动部件的滑动长度(设为滑动部间的滑动长度)设计得更较短等。因此，滑动条件向更严苛的方向前进。即，滑动部间的油膜有变得更薄的倾向，或者，有难以形成滑动部之间的油膜的倾向。
并且，在制冷剂压缩机100中，曲轴108的偏心轴110形成为相对于缸体112的轴承部114以及曲轴108的主轴部109偏心。因此，利用压缩后的制冷剂气体102的气体压，曲轴108的主轴部109、偏心轴110和连杆138之间被施加伴随负荷变动的变动载荷。伴随该负荷变动，在主轴部109与轴承部114之间等，溶入润滑油103的制冷剂气体102反复气化，所以在润滑油103发射起泡。
因这样的理由，在曲轴108的主轴部109与轴承部114之间等的滑动部中，油膜断开而滑动面彼此进行金属接触的频率增加。
但是，对该制冷剂压缩机100的滑动部、例如在本实施方式1中作为一例表示的曲轴108的滑动部，实施了上述的包含3层的结构的耐磨损性覆膜180。因此，即使油膜断开的频率增加，也能够长时间地抑制随之发生的滑动面的磨损。
在本实施方式1中，作为制冷剂压缩机100所具有的滑动部件例示了曲轴108，但是滑动部件不限于曲轴108。作为上述结构的制冷剂压缩机100中的滑动部件，可以为活塞132和缸腔113，也可以为连杆138。在本发明中，只要在上述滑动部件的表面形成耐磨损性覆膜180即可。
[耐磨损性覆膜的结构]
接着，在图2A～图2D的基础上，参照图3A、图3B具体地说明在本发明的制冷剂压缩机100所具有的滑动部件设置的耐磨损性覆膜180。图3A和图3B都是表示用于例示耐磨损性覆膜180的表面层181的参考例即氧化覆膜的截面的显微镜图像。其中，图3A是通过TEM(透过型电子显微镜)观察包含表面层181的氧化覆膜的结果的一例，图3B是通过SIM(扫描离子显微镜)观察包含表面层181的氧化覆膜的结果的一例。
如上所述，如图2A～图2D示意性地所示，在本发明中的滑动部件的滑动面形成耐磨损性覆膜180，该耐磨损性覆膜180包括位于最表面的表面层181和位于该表面层181与基材185之间的中间层182～184。中间层182～184至少设置1层即可。即，耐磨损性覆膜180所具有的中间层182～184可以为1层(单层)，也可以为多层。并且，中间层182～184可以没有。
因此，在本发明中，耐磨损性覆膜180至少具有表面层181即可，但是可以如图2A、图2B所示为具有表面层181和中间层182的2层结构，也可以如图2C所示为具有表面层181和中间层182、183的3层结构，也可以如图2D所示为具有表面层181和中间层182～184的4层结构，虽然未图示，也可以为5层结构以上，也可以具有表面层181和中间层182～184以外的层。
表面层181位于耐磨损性覆膜180的最表面，是至少由微晶形成的结构。并且，该表面层181包含上述的A部分(占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的部分)。该A部分的位置在从滑动面的最表面起至少至0.3μm以下的范围内。此外，将A部分的存在的位置的范围、即从滑动部件的最表面至少至0.3μm以下的范围为了方便称为“最表面范围”。
A部分是包含在表面层181中、且位于最表面范围的部位即可，但是A部分本身的厚度并没有限定。A部分可以为比作为最表面范围的上限的0.3μm薄的(厚度小于0.3μm)的结构，也可以为比0.3μm厚的(厚度超过0.3μm)的结构。例如，只要A部分的厚度为0.1μm或0.2μm，这样薄的A部分收纳于最表面范围(0.3μm以下的范围)内。或者，如果A部分的厚度为0.5μm或0.7μm，这样厚的A部分存在于滑动部件的最表面范围(0.3μm以下的范围)内，并且伸出存在于最表面范围外。
表面层181的厚度没有特别限定，能够充分发挥作为本发明的耐磨损性覆膜180的功能或作用的程度即可。另外，构成表面层181的微晶是具有比下层的中间层182～184所包含的结晶结构或者基材185所包含的结晶结构小的粒径的结晶即可，而具体来讲，例如是铺满纳米级的微晶的组织即可。
构成表面层181的微晶的粒径没有特别限定，能够列举0.001μm(1nm)～1μm(1000nm)的范围内。此外，微晶的更具体的粒径的范围，通过适当设定耐磨损性覆膜180的制造条件，能够设定在适合的范围内。作为表面层181的一例，例如能够列举作为图3A所示的参考例的参考氧化覆膜500A所包含的表面层181。
该参考氧化覆膜500A是由表面层181、参考中间层502和参考中间层503构成的3层结构，形成在基材185的表面。参考中间层502和参考中间层503，相当于本发明中的从中间层182～184排除的铁氧化物层(占比最多的成分为四氧化三铁(Fe3O4)，且包含硅(Si)化合物，并且含有柱状组织和层状组织的至少一者的层)。如图3A所示，该表面层181例如由铺满粒径100nm以下的微晶的组织构成。本发明中的表面层181也具有同样的结构。
此外，图3A例示的参考氧化覆膜500A的TEM图像中，在表面层181的上方也可观察到层。在用TEM观察形成了参考氧化覆膜500A的样品(滑动部件的一部分)时，为了保护该样品，在参考氧化覆膜500A上形成保护膜(碳蒸镀膜)。在图3A中，表面层181的上方观察到的层是该保护膜。
在此，表面层181通过由微晶形成的组织构成，但是并不意味着在表面层181完全不包含微晶以外的组织等。在本发明中，表面层181实质上是由微晶形成的结构，在“杂质”的范围内可以包含其他的组织等。因此，表面层181是至少由微晶构成、换言之，以微晶为主要的组织的结构即可，可以包含其他的组织。
表面层181至少由微晶构成，并且在上述微晶之间产生微小的空隙，或者在表面产生微小的凹凸。因存在这样的空隙和/或凹凸，即使在滑动状态严苛的状况下也能够在滑动面存积润滑油103，即发挥所谓的“保油性”，其结果是，可以认为容易在滑动面形成油膜。
另外，表面层181具有至少由微晶构成的致密的结构，所以耐磨损性覆膜180的最表面能够发挥良好的强度。因此，因表面层181的存在，耐磨损性覆膜180能够形成最表面的“保油性”高且具有良好的强度的结构。因此，即使例如在滑动部件在贫油条件下滑动，最表面也具有良好的强度，并且能够在滑动面促进油膜的形成。由此，具有耐磨损性覆膜180的滑动部件能够实现良好的自身耐磨损性，并且能够降低对对方部件的攻击性(对方攻击性)。
本发明中的表面层181如图2A、图2C、图2D示意性地所示，如图3A的参考氧化覆膜500A中例示所示，整体可以为“单一层”的结构。但是，表面层181的具体的结构不限于此，例如，可以为图2B示意性地所示，如图3B的参考氧化覆膜500B中例示所示，表面层181至少由彼此结晶密度的不同的表面a层181a和表面b层181b构成。
图3B所示的参考氧化覆膜500B与参考氧化覆膜500A同样是由表面层181、参考中间层502和参考中间层503构成的3层结构，形成在基材185的表面。参考中间层502和参考中间层503如上所述，相当于本发明中的从中间层182～184除去的铁氧化物层。在此，图3B所示的表面层181，如图2B示意性地所示，能够划分为结晶密度不同的表面a层181a和表面b层181b。
如图2B示意性地所示，如图3B的参考氧化覆膜500B中例示所示，表面层181是实质上由微晶形成的结构，在这点上，能够如图2A、图2C、图2D示意性地所示，与图3A的参考氧化覆膜500A中例示的表面层181同样看作“单一层”。但是，例如如图3B例示所示，如果以微晶的密度作为基准来看，能够划分为表面层181中、作为最表面侧的部分的表面a层181a和作为基材185(参考中间层502)侧的部分的表面b层181b。表面a层181a与其下的表面b层181b相比结晶密度小(为低密度)。
具体而言，如图3B例示所示，表面a层181a至少由微晶构成，并且各自具有空隙部(在图3B中看起来黑乎乎的部分)。另外，表面a层181a具有短径侧的长度在100nm以下且宽高比在1至1000的范围内的纵长的针状组织。对此，表面a层181a的下方的表面b层181b几乎不含空隙部和针状组织。表面b层181b成为铺满纳米级的微晶的组织。
像这样，只要耐磨损性覆膜180的表面层181由表面a层181a和表面b层181b构成，就与上述的实质上“单一层”的表面层181(参照图2A或图3A参照)同样，不仅具有发挥良好的强度且能够发挥良好的“保油性”，还能够实现良好的剥离性。
构成表面层181的表面a层181a和表面b层181b任一者都具有至少由微晶构成的致密的结构，所以耐磨损性覆膜180的最表面能够发挥良好的强度。另外，表面a层181a实质上与“单一层”的表面层181(参照图2A或图3A)同样，在微晶的间存在空隙和/或凹凸。特别是，表面a层181a的微晶的结晶密度低，所以具有比实质上“单一层”的表面层181中的微小的空隙“大的”空隙即空隙部。因此，即使在难以向滑动部供给润滑油103的状况(贫油状况)下，也能够在滑动面良好地存积润滑油103。其结果，作为滑动部件能够发挥良好的“保油性”。
而且，在表面a层181a不仅产生有助于“保油性”的空隙部，还含有针状组织。针状组织与微晶相比硬度低，所以在滑动面中呈现自身牺牲型的磨损。其结果，能够促进与对方材料的滑动面的“磨合”。因此，在制冷剂压缩机100中，在起动时抑制滑动部中的静摩擦的产生，所以能够提前实现稳定的低输入。
另外，位于表面a层181a的下方的表面b层181b，与表面a层181a相比结晶密度大。因此，作为铺满微晶的组织，与表面a层181a相比变得致密，机械强度也提高。其结果，利用机械强度高的表面b层181b支承发挥良好的“保油性”的表面a层181a。因此，作为表面层181整体看时，能够发挥更良好的“保油性”，并且能够提高表面层181的耐剥离性。
中间层182～184在上述的表面层181的下方至少形成1层，构成为铁氧化物层以外的层。中间层182～184在图3A所示的参考氧化覆膜500A或图3B所示的参考氧化覆膜500B中，铁氧化物层作为“中间层”(参考中间层502，503)被设置，但是在本发明中，中间层182～184可以为铁氧化物层以外的层，具体来讲，例如能够列举铁氧化物层以外的化合物层和实施于基材185的表面的机械强度提高层的至少一者。
作为铁氧化物层以外的化合物层，例如能够列举选自渗碳层、氮化层和黑色氧化镀层中的至少任一者。
渗碳层为了原材料的表面的硬化通过添加碳(渗碳处理)而形成。渗碳处理是用于使原材料硬化的准备，硬化本身通过淬火和退火来进行。作为更具体的方法，能够列举气体渗碳、真空渗碳(真空气体渗碳)、等离子体渗碳(离子渗碳)等，但没有特别限定。渗碳层的厚度没有特别限定，但标准的是0.5mm，最大为2mm程度。
氮化层通过使氮浸入原材料的处理而形成。代表性的是，能够列举气体氮化或气体软氮化等，但没有特别限定。在气体氮化中，通过在原材料的表面形成高硬度的氮化物而能够使原材料的表面比渗碳层硬化。通过气体氮化得到的氮化层包括铁跟铝或铬和氮结合的化合物(Fe-Al-N或Fe-Cr-N)。在气体软氮化中，通形成铁和氮的化合物层(Fe3N，Fe4N)而使原材料的表面硬化。氮化层的厚度没有特别限定，但如果是气体氮化则为0.1～0.3mm程度，如果是气体软氮化则为8～15μm。
黑色氧化镀层通过黑染处理(黑色氧化镀层处理)，在原材料的表面形成四氧化三铁(Fe3O4)的黑色的致密的氧化覆膜。黑色氧化镀层的厚度没有特别限定，但为0.2～1μm程度。
作为机械强度提高层，例如，能够列举选自冷加工层、加工硬化层、固溶强化层、析出强化层、分散强化层、晶粒细化层中的至少任一层。
冷加工层通过在常温或低于原材料的再结晶温度下进行冷加工而形成。
加工硬化层通过使无数的钢铁或非铁金属小的球体高速地与原材料表面碰撞，赋予因塑性变形而产生的加工硬化或压缩残余应力而形成。
固溶强化层通过形成固溶体使原材料强化而形成，将置换型或侵入型的固溶原子导入原材料。
析出强化层主要通过时效热处理使微细的第2相析出物分散到原材料而形成。
分散强化层通过使氧化物等的颗粒分散到原材料而形成。
晶粒细化层通过减小强化结晶粒的大小而形成。
此外，本发明的耐磨损性覆膜180中，中间层182～184的具体例不限于上述的铁氧化物层以外的化合物层或机械强度提高层，可以为公知的其他层。另外，在表面层181与基材185之间形成多个中间层182～184的情况下，全部的中间层182～184可以为相同种类的层，也可以各自为不同的种类的层。或者，在中间层182～184为3层以上的情况下，可以一部分的中间层182～184为相同种类，其他的中间层182～184为其他的种类。
如上所述，在本发明的耐磨损性覆膜180中，在基材185侧至少形成1层中间层182～184。上述中间层182～184因其种类，与构成表面层181的微晶相比硬度相对低(软)，相反高(硬)。
如果当采用软的材料，则可推测在滑动时中间层182～184如“缓冲材料”那样发挥作用，所以可以认为因滑动时对表面的压力，微晶以被向基材185侧压缩的方式行动。其结果，可以认为耐磨损性覆膜180的对方攻击性与其他的表面处理膜相比显著降低，能够有效地抑制对方材料的滑动面的磨损。
另一方面，如果采用硬的材料，则可以认为在滑动时因稳定的中间层182～184，微晶稳定地被支承在耐磨损性覆膜180的表面。其结果，可以认为能够使耐磨损性覆膜180的耐剥离性更良好。
耐磨损性覆膜180的制造方法(形成方法)能够适合使用能够形成表面层181和中间层182～184的公知的方法，没有特别限定。例如，如果中间层182～184为上述的铁氧化物层以外的化合物层，则只要在执行形成该化合物层的工序后，执行形成表面层181的工序即可。同样，如果中间层182～184为上述的机械强度提高层，则只要在执行对基材185的表面实施用于形成该机械强度提高层的处理后，执行形成表面层181的工序即可。
并且，在作为多个中间层182～184包含1层以上的化合物层和1层以上的机械强度提高层的情况下，只要在执行形成各自的层的工序后，执行形成表面层181的工序即可。或者，虽然与中间层182～184的种类有关，但可以实质上同时执行形成中间层182～184的工序和形成表面层181的工序。
形成表面层181的方法也没有特别限定，根据作为基材185的铁类材料的种类、形成在基材185的表面的中间层182～184的种类、要求的耐磨损性覆膜180的物性等诸多条件，能够适当设定制造条件等。在本发明中，虽然与中间层182～184的种类等有关，能够通过使用碳酸气体(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℃的范围内、例如400～800℃的范围内使作为基材185的灰口铸铁氧化，在基材185的表面形成表面层181。
[变形例]
如上所述，本发明的制冷剂压缩机100包括电动构件106和由该电动构件106驱动来压缩制冷剂的压缩构件107，构成压缩构件107的至少一个滑动部件以铁类材料为基材185，在该滑动部件的滑动面形成有包含至少由微晶构成的表面层181的耐磨损性覆膜180，在表面层181包含占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的A部分，该A部分存在于从滑动面的最表面起至少0.3μm以下的范围内。
由此，能够提高滑动部件的自身耐磨损性并且充分抑制对方攻击性的抑制。因此，能够实现现有的表面处理膜中困难的、制冷剂压缩机100的高效率设计(即，使润滑油103的粘度低且使滑动部间的滑动长度设计得较短)。其结果，在制冷剂压缩机100中，能够降低滑动部的滑动损失，能够实现高可靠性且高效率化。
耐磨损性覆膜180的膜厚没有特别限定，但根据表面层181的厚度、设置在表面层181的下层的中间层182～184的厚度、上述中间层182～184的层叠数、中间层182～184的种类等而膜厚的范围不同。表面层181如上所述具有从耐磨损性覆膜180的最表面至0.3μm以内的范围的构成最表面范围的程度的厚度即可。
中间层182～184的膜厚只要在与参考氧化覆膜500A或500B的参考中间层502、503相同程度的范围内即可，作为耐磨损性覆膜180的代表的膜厚能够列举1～5μm的范围内。在膜厚小于1μm的情况下，虽然根据诸多条件而定，有时难以长期维持耐磨损性等的特性。另一方面，在膜厚超过5μm的情况下，虽然根据诸多条件而定，滑动面的表面粗糙度变得过大。因此，难以管理由多个滑动部件构成的滑动部的精度。
作为基材185，在本实施方式1中使用灰口铸铁，但材185的材质没有特别限定。形成耐磨损性覆膜180的基材185只要为铁类材料即可，其具体的结构没有特别限定。代表而言，适合使用铸铁，但不限于此，基材185可以为钢材，也可以为烧结材料，可以为除此以外的铁类材料。另外，铸铁的具体种类也没有特别限定，可以如上所述为灰口铸铁(普通铸铁、FC铸铁)，可以为球墨铸铁(FCD铸铁)，也可以为其他的铸铁。
灰口铸铁通常含有大约硅2％，但基材185的硅的含有量没有特别限定。只要铁类材料用含有硅，能够提高耐磨损性覆膜180的紧贴性。一般来讲，铸铁通常含有1～3％程度的硅，所以作为基材185例如能够使用球墨铸铁(FCD铸铁)等。并且，钢材或烧结材料，实质上不含硅，或者硅的含量比铸铁低很多，但可以对上述钢材或烧结材料添加硅至0.5～10％程度。由此，能够获得与使用铸铁作为基材185的情况下相同的作用效果。
形成耐磨损性覆膜180的基材185的表面、即滑动面的状态也没有特别限定。通常，如上所述，只要为对基材185的表面进行了研磨的研磨面即可，但根据基材185的种类或滑动部件的种类等可以为不研磨的面，也可以在进行氧化处理前实施公知的表面处理。
作为制冷剂，在本实施方式1中使用R134a，但制冷剂的种类没有特别限定。同样，作为润滑油103在本实施方式1中使用酯油，但润滑油103的种类也没有特别限定。作为制冷剂和润滑油103的组合，能够适合使用公知的各种的物质。
作为特别适合的制冷剂和润滑油103的组合例如能够列举下述的3例。作为上述组合，与本实施方式1同样，能够实现制冷剂压缩机100的优异的效率化和优异的可靠性。
首先，作为组合1，能够列举作为制冷剂例如使用R134a或除此以外的其他的HFC类制冷剂、或者HFC类的混合制冷剂，作为润滑油103使用酯油或酯油以外的烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇、或它们的混合油的例子。
另外，作为组合2，能够列举作为制冷剂使用R600a、R290、R744等的自然制冷剂或其混合制冷剂，作为润滑油103使用矿物油、酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇的任一者、或它们的混合油的例子。
并且，作为组合3，能够列举作为制冷剂使用R1234yf等HFO类制冷剂或其混合制冷剂，作为润滑油103使用酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇的任一者、或它们的混合油的例子。
在它们的组合之中，特别是组合2或组合3时，通过使用温室效应少的制冷剂，还能够实现地球温暖化的抑制。另外，在组合3中，作为润滑油103例示的一组还可以包含矿物油。
另外，本实施方式1中，制冷剂压缩机100如上所述为活塞式(往复式)，但本发明的制冷剂压缩机不限于活塞式，当然也可以为旋转式、涡旋式、振动式等公知的其他结构。能够使用本发明的制冷剂压缩机只要是具有滑动部和排出阀等公知结构，就能够获得与在本实施方式1中说明的作用效果相同的作用效果。
另外，在本实施方式1中，制冷剂压缩机100由工频电源驱动，但本发明的制冷剂压缩机不限于此，例如可以以多个运转频率进行变频驱动。即使制冷剂压缩机为这样的结构，通过在该制冷剂压缩机所具有的滑动部的滑动面形成上述结构的耐磨损性覆膜180，也能够在该滑动部中实现自身耐磨损性的提高和对方攻击性的抑制这两者。由此，在对于各滑动部供油量少的低速运转时或者电动构件的转速增加的高速运转时，也能够提高制冷剂压缩机的可靠性。
(实施方式2)
在本实施方式2中，参照图4对具有在上述实施方式1中说明的制冷剂压缩机100的制冷装置的一例进行具体说明。图4是示意性地表示具有上述实施方式1的制冷剂压缩机100的制冷装置的概略结构。因此，在本实施方式2中，仅说明制冷装置的基本结构的概况。
如图4所示，本实施方式2的制冷装置包括主体275、分隔壁278和制冷剂回路270等。主体275由隔热性的箱体和门体等构成，箱体是其一个面开口的结构，门体是开闭箱体的开口的结构。主体275的内部被分隔壁278划分为物品的贮藏空间276和机械室277。在贮藏空间276内设置有未图示的风机。此外，主体275的内部可以被划分为贮藏空间276和机械室277以外的空间等。
制冷剂回路270是将贮藏空间276内冷却的结构，例如包括在上述实施方式1中说明的制冷剂压缩机100、散热器272、减压装置273和吸热器274，是利用配管将上述部件连接成环状的结构。吸热器274配置在贮藏空间276内。吸热器274的冷却热被搅拌以使得如图4的虚线的箭头所示，通过未图示的风机在贮藏空间276内循环。由此，贮藏空间276内被冷却。
制冷剂回路270所具有的制冷剂压缩机100，如在上述实施方式1中说明的方式，具有曲轴108等滑动部件，在该滑动部件的滑动面形成上述的结构的耐磨损性覆膜180。
如上所述，本实施方式2的制冷装置装载有上述实施方式1的制冷剂压缩机100。制冷剂压缩机100所具有的滑动部的耐磨损性优异，对滑动面的紧贴性也优异。因此，制冷剂压缩机100能够降低滑动部的滑动损失，也能够实现优异的可靠性且优异的效率。其结果，本实施方式2的制冷装置能够降低消耗电力，所以能够实现节能化，并且能够提高可靠性。
另外，本发明不限于上述实施方式的记载，在权利要求所示的范围内可以加以各种变更，对不同的实施方式和多个变形例分别公开的技术内容适当组合得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本发明的很多的改良和其他的实施方式是很明显的。因此，上述说明仅应该作为例示解释，是为了将执行本发明的最好的方式教导给本领域技术人员而提供的。能够不脱离本发明的精神地实质上变更其结构和/或功能的详细内容。
产业上的利用可能性
如上所述，根据本发明，能够提供使用低粘度的润滑油同时可靠性优异的制冷剂压缩机和使用该制冷剂压缩机的制冷装置。因此，本发明能够广泛使用于使用制冷循环的各种设备。
附图标记的说明
100：制冷剂压缩机
108：曲轴(滑动部件)
113：缸腔(滑动部件)
132：活塞(滑动部件)
138：连杆(滑动部件)
180：耐磨损性覆膜
181：表面层
181a：表面a层
181b：表面b层
182：中间层
183：中间层
184：中间层
185：基材
270：制冷剂回路
272：散热器
273：减压装置
274：吸热器。

Claims (14)

1.一种制冷剂压缩机，其特征在于：
包括电动构件和由所述电动构件驱动来压缩制冷剂的压缩构件，
构成所述压缩构件的至少一个滑动部件以铁类材料为基材，
在所述滑动部件的滑动面形成有至少包含由微晶构成的表面层的耐磨损性覆膜，
所述表面层包含占比最多的成分为三氧化二铁(Fe2O3)的A部分，该A部分存在于从所述滑动面的最表面起至少0.3μm以下的范围内。
2.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述耐磨损性覆膜包括存在于所述表面层与所述基材之间的至少1层中间层，
所述中间层的占比最多的成分为四氧化三铁(Fe3O4)且含有硅(Si)化合物，并且所述中间层是除了含有柱状组织和层状组织的至少一者的铁氧化物层以外的层。
3.如权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述中间层是所述铁氧化物层以外的化合物层和形成于所述基材的表面的机械强度提高层的至少一者。
4.如权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述化合物层是选自渗碳层、氮化层、和黑色氧化镀层中的至少任一个的层，
所述机械强度提高层是选自冷加工层、加工硬化层、固溶强化层、析出强化层、分散强化层、晶粒细化层中的至少任一个的层。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述表面层的结晶粒径在0.001～1μm的范围内。
6.如权利要求1至5中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述表面层至少由彼此结晶密度不同的表面a层和表面b层构成。
7.如权利要求6所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述表面a层位于最表面侧，所述表面b层位于所述表面a层的下方，并且，
所述表面a层的结晶密度比所述表面b层的结晶密度小。
8.如权利要求6或7所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述表面a层含有宽高比在1至1000的范围内的纵长的针状组织。
9.如权利要求1至8中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述耐磨损性覆膜的膜厚在1～5μm的范围内。
10.如权利要求1至9中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述制冷剂为R134a等HFC类制冷剂或其混合制冷剂，
所述润滑油为酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个或它们的混合油。
11.如权利要求1至9中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述制冷剂为R600a、R290、R744等自然制冷剂或其混合制冷剂，
所述润滑油为矿物油、酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个或它们的混合油。
12.如权利要求1至9中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述制冷剂为R1234yf等HFO类制冷剂或其混合制冷剂，
所述润滑油为酯油或烷基苯油、聚乙烯醚、聚亚烷基二醇中的任一个或它们的混合油。
13.如权利要求1至12中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于：
所述电动构件以多个运转频率进行变频驱动。
14.一种制冷装置，其特征在于：
包括制冷剂回路，该制冷剂回路包括权利要求1至13中任一项所述的制冷剂压缩机、散热器、减压装置和吸热器，利用配管将它们环状连结而成。
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