JP6948578B2 - 冷媒圧縮機およびそれを用いた冷凍装置 - Google Patents
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Description
[冷媒圧縮機の構成]
まず、本実施の形態1に係る冷媒圧縮機の代表的な一例について、図1および図2A〜図2Dを参照して具体的に説明する。図1は、本実施の形態1に係る冷媒圧縮機100の断面図であり、図2A〜図2Dは、冷媒圧縮機100の摺動部に形成された耐摩耗性被膜180の具体的な構成例を示す模式的断面図である。
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のコンロッド138からピストンピン137を介してピストン132を駆動する。ピストン132はボアー113内を往復運動し、サクションチューブ(図示せず)を通して密閉容器101内に導かれた冷媒ガス102をサクションマフラー142から吸入し、圧縮室134内で圧縮する。
次に、本開示に係る冷媒圧縮機100が備える摺動部材に設けられる耐摩耗性被膜180について、図2A〜図2Dに加えて、図3A,図3Bを参照して具体的に説明する。図3Aおよび図3Bは、いずれも耐摩耗性被膜180の表面層181を例示するための参考例である酸化被膜の断面を示す顕微鏡画像である。このうち、図3Aは、表面層181を含む酸化被膜をTEM(透過型電子顕微鏡)により観察した結果の一例であり、図3Bは、表面層181を含む酸化被膜をSIM(走査イオン顕微鏡)観察を行った結果の一例である。
このように、本開示に係る冷媒圧縮機100は、電動要素106と、電動要素106により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素107とを備え、圧縮要素107を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材185とするものであり、この摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層181を含む、耐摩耗性被膜180が形成され、表面層181には、最も多く占める成分が三酸化二鉄(Fe2O3)であるA部分が含まれており、当該A部分は、摺動面の最表面から少なくとも0.3μm以下の範囲(最表面範囲)内に存在している構成である。
本実施の形態2では、前記実施の形態1で説明した冷媒圧縮機100を備える冷凍装置の一例について、図4を参照して具体的に説明する。図4は、前記実施の形態1に係る冷媒圧縮機100を備える冷凍装置の概略構成を模式的に示している。そのため、本実施の形態2では、冷凍装置の基本構成の概略についてのみ説明する。
108:クランクシャフト(摺動部材)
113:ボアー(摺動部材)
132:ピストン(摺動部材)
138:コンロッド(摺動部材)
180:耐摩耗性被膜
181:表面層
181a:表面a層
181b:表面b層
182:中間層
183:中間層
184:中間層
185:基材
270:冷媒回路
272:放熱器
273:減圧装置
274:吸熱器
Claims (13)
- 電動要素と、前記電動要素により駆動され冷媒を圧縮する圧縮要素とを備え、
前記圧縮要素を構成する少なくともひとつの摺動部材が鉄系材料を基材とするものであり、
前記摺動部材の摺動面には、少なくとも微結晶から構成される表面層を含む、耐摩耗性被膜が形成され、
前記表面層には、最も多く占める成分が三酸化二鉄(Fe2O3)であるA部分が含まれており、当該A部分は、前記摺動面の最表面から少なくとも0.3μm以下の範囲内に存在しており、
前記表面層は、少なくとも、互いに結晶密度の異なる表面a層および表面b層から構成されていることを特徴とする、
冷媒圧縮機。 - 前記耐摩耗性被膜は、前記表面層と前記基材との間に介在する少なくとも1層の中間層を含み、
前記中間層は、最も多く占める成分が四酸化三鉄(Fe3O4)であるとともにケイ素(Si)化合物を含有し、かつ、柱状組織および層状組織の少なくとも一方を含有する鉄酸化物層を除くものであることを特徴とする、
請求項1に記載の冷媒圧縮機。 - 前記中間層は、前記鉄酸化物層以外の化合物層、および、前記基材の表面に施される機械的強度向上層の少なくとも一方であることを特徴とする、
請求項2に記載の冷媒圧縮機。 - 前記化合物層は、浸炭層、窒化層、およびフェルマイト層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層であり、
前記機械的強度向上層は、冷間加工層、加工硬化層、固溶強化層、析出強化層、分散強化層、結晶粒微細化層で構成される群から選択される少なくともいずれかの層であることを特徴とする、
請求項3に記載の冷媒圧縮機。 - 前記表面層の結晶粒径は0.001〜1μmの範囲内であることを特徴とする、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 前記表面a層は最表面側に位置し、前記表面b層は、前記表面a層の下方に位置するとともに、
前記表面a層の結晶密度が、前記表面b層の結晶密度よりも小さいことを特徴とする、
請求項1に記載の冷媒圧縮機。 - 前記表面a層は、アスペクト比が1から1000の範囲内となる縦長の針状組織を含有することを特徴とする、
請求項1から6のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 前記耐摩耗性被膜の膜厚は、1〜5μmの範囲内であることを特徴とする、
請求項1から7のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 前記冷媒をR134a等のHFC系冷媒もしくはその混合冷媒とし、
前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とすることを特徴とする、
請求項1から8のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 前記冷媒をR600a、R290、R744等の自然冷媒もしくはその混合冷媒とし、
前記潤滑油を鉱油、エステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とすることを特徴とする、
請求項1から8のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 前記冷媒をR1234yf等のHFO系冷媒もしくはその混合冷媒とし、
前記潤滑油をエステル油またはアルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのいずれかひとつ、またはこれらの混合油とすることを特徴とする、
請求項1から8のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 前記電動要素は、複数の運転周波数でインバータ駆動されることを特徴とする、
請求項1から11のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の冷媒圧縮機と、放熱器と、減圧装置と、吸熱器とを含み、これらを配管によって環状に連結した冷媒回路を備えることを特徴とする、
冷凍装置。
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