JPH0518357A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒としてHFC134a またはHFC152a を用い、
これらの冷媒と相溶性を有する冷凍機油を使用する冷媒
圧縮機において、摺動部材の耐摩耗性を向上させ、長期
使用を可能とする。 【構成】 密閉された容器内に圧縮機構が内蔵され、か
つ冷媒として1,1,1,2-テトラフルオロエタンまたは1,1-
ジフルオロエタンを用い、冷凍機油として前記冷媒と相
溶性を有する冷凍機油を用いた冷媒圧縮機において、前
記圧縮機構における摺動部材の一方が鋳鉄から成り、他
方がＰＶＤ法によって形成されたクロム（Ｃｒ）と窒素
（Ｎ）とを主成分とする化合物層を表面に有する鉄系金
属材から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒圧縮機に係り、特
に冷媒として1,1,1,2-テトラフルオロエタン（以下、HF
C134a と略称する。）または1,1-ジフルオロエタン（HF
C152a と略称する。）を使用する冷媒圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機や冷蔵庫などには、冷風や温
風を送り出すために、例えば図１に示すロータリー式の
密閉型圧縮機や、図３に示すレシプロ式の密閉型圧縮
機、カーエアコン用の半密閉型冷媒圧縮機（図示省略）
などの冷媒圧縮機が使用されている。

【０００３】一例として図１に縦断面図を示した代表的
なロータリー式の密閉型冷媒圧縮機を説明する。

【０００４】図１において、密閉されたケーシング１内
にはステータ２とロータ３とで構成されるモータ機構４
が設置されている。

【０００５】モータ機構４の下部には圧縮機構５が配設
され、上記モータ機構４によって圧縮機構５が駆動され
る。

【０００６】これによって、図示しないアキュムレータ
を介して供給管６から導入された冷媒が圧縮され、ケー
シング１内に一旦吐出させた後、ケーシング１の上部に
設けられた吐出管７から冷凍機側に冷媒が供給される。

【０００７】このような密閉型圧縮機における圧縮機構
５について、図２を加えて詳しく説明する。図２は圧縮
機構５の横断面図である。

【０００８】図１および図２において、ケーシング１内
にはモータ機構４が収容され、このモータ機構４により
回転するシャフト８がフレーム９の軸受に軸支されてシ
リンダ１０内を貫通し、更にその下端部はサブベアリン
グ１１の軸受に軸支されている。

【０００９】シャフト８のシリンダ１０の内部は、クラ
ンク部１２（偏心部）となっており、このクランク部１
２とシリンダ１０との間にローラ１３が嵌合され、シャ
フト８の回転によりローラ１３が遊星運動する。

【００１０】またシリンダ１０を貫通してブレード１４
が設けられ、スプリング１５の付勢力によりブレード１
４の一端側はローラ１３の外周に接触し、シリンダ１０
内を吸込室１６と吐出室１７に分割している。上記ロー
ラ１３の遊星運動に応じてブレード１４は往復運動す
る。

【００１１】冷媒ガスはシャフト８の回転に伴うローラ
１３の遊星運動に応じて、吸込口１８から吸込まれ、圧
縮され、吐出口１９から吐出されるが、この摺動部の動
作を円滑にするためにケーシング１内には冷凍機油２０
が収容されている。この冷凍機油２０は、シャフト８の
回転により、シャフト８下端に設けられている図示され
ないポンプに沿って吸い上げられ、摺動部を潤滑するよ
うになっている。

【００１２】このような冷媒圧縮機内に発生する摩耗
は、ブレード１４とシャフト８を中心とした２つの原因
により発生する。

【００１３】第１の原因は、ブレード１４はシャフト８
の回転に伴い往復運動するが、この際分割されたシリン
ダ１０内の２室の圧力差によりシリンダ１０の貫通孔内
面にこすりつけられブレード１４、シリンダ１０ともに
摩耗することによる。また、ブレード１４はスプリング
１５によりその端部がローラ１３に押付けられているた
め、ローラ１３の外周も摩耗することがある。

【００１４】第２の原因は、シャフト８は、ローラ１３
を介してスプリング１５やシリンダ１０内の圧力を受
け、フレーム９の軸受とサブベアリング１１に押付けら
れて若干湾曲した形状となって高速回転するため、シャ
フト８の外面、フレーム９の軸受及びサブベアリング１
１の内面が同様に摩耗することによる。

【００１５】このような密閉型冷媒圧縮機には従来から
冷媒としてジクロロジフロロメタン（以下CFC12 と略称
する。）やモノクロロジフロロメタン（以下HCFC22と略
称する。）が主に用いられており、また圧縮機構５に封
入される冷凍機油としては、CFC12 やHCFC22に対して溶
解性を示すナフテン系やパラフィン系鉱油が用いられて
いる。

【００１６】これら冷媒や冷凍機油はケーシング１内を
直接循環するため、圧縮機構５における摺動部品は耐摩
耗性が要求されている。

【００１７】ところで、最近、上述した冷媒などからの
フロンの放出がオゾン層の破壊に繋がり人体や生物系に
深刻な影響を与えることがはっきりしてきたため、オゾ
ン破壊係数（ＯＤＰ）の高いCFC12 などは段階的に使用
が削減され、将来的には使用しない方針が国際的に決定
している。

【００１８】このような状況に対応するため、CFC12 の
代替冷媒として、HFC134a やHFC152a 等の冷媒が開発さ
れており、この冷媒に適した圧縮機用の材料の開発が望
まれている。HFC134a やHFC152a は、両方ともその分子
内に塩素（Ｃｌ）原子を含まないため、オゾン破壊係数
（ＯＤＰ）は 0であることと、熱的特性がCFC12 に近似
しているため圧縮機構部の設計を大幅に変更する必要が
ないことの二点からCFC12 の代替冷媒として非常に有用
である。

【００１９】一方、冷媒圧縮機の運転中は、冷凍サイク
ル内に冷凍機油の残留を防止し、確実に冷凍機油を冷媒
圧縮機の圧縮機構部に戻し、機構部の潤滑および冷却を
保持する必要がある。このため、冷媒圧縮機の冷媒とし
てHFC134a やHFC152a を用いる場合、冷媒との相溶性を
有することが冷凍機油の特性として必要である。

【００２０】しかし、HFC134a およびHFC152a は従来の
冷凍機油である鉱油にはほとんど溶解しない。そこで、
HFC134a およびHFC152a と相溶性を有するポリエーテル
系油、ポリエステル系油、フッ素系油などの使用が試み
られている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒と
して上述したHFC134a またはHFC152a と、これらの冷媒
に溶解性を示す冷凍機油、例えばポリアルキレングリコ
ール系油やポリエステル系油とを用いた場合、上述した
ような圧縮機構５の摺動部材として使用されている鋳鉄
（例えばＦＣ２５）、炭素鋼（例えばＳ−１５Ｃ、Ｓ−
１２Ｃ等）、冷間鍛造鋼（例えばＳＷＲＣＨ１０Ａ、Ｓ
ＷＣＨ１５Ａ等）、合金鋼（例えばＳＣＭ４３５）、焼
結合金、ステンレス鋼などの耐摩耗性が低下し、長期間
安定して冷媒圧縮機を運転することができないという問
題が生じている。

【００２２】この原因として次のことが考えられる。

【００２３】はじめに、冷媒としてCFC12 を用いた場
合、CFC12 中の塩素（Ｃｌ）原子が、金属基材の鉄（Ｆ
ｅ）原子と反応して塩化鉄（ＦｅＣｌｘ）膜を形成す
る。この塩化鉄（ＦｅＣｌｘ）膜は、自己潤滑性を有
し、耐摩耗性に優れる。一方、HFC134a またはHFC152a
を用いた場合には、塩素（Ｃｌ）原子が存在しないため
に塩化鉄（ＦｅＣｌｘ）膜からなる潤滑膜が形成されな
い。

【００２４】つぎに、鉱油系冷凍機油には、環状化合物
が含まれており油膜形成能力が高い。一方、HFC134a ま
たはHFC152a と相溶性を有する冷凍機油は、環状化合物
を含まない鎖状化合物であるため油膜形成能力が低く、
厳しい摺動条件下では油膜を保持できない。

【００２５】従って、冷媒としてHFC134a またはHFC152
aを用い、これらの冷媒と相溶性を有する冷凍機油とし
て、例えばポリアルキレングリコール系油やポリエステ
ル系油を使用する冷媒圧縮機において、摺動部材の耐摩
耗性を向上させ、長期使用を可能とすることが、早急に
解決すべき課題となっている。

【００２６】本発明は、このような課題を解決するため
に成されたもので、HFC134a またはHFC152a の使用に際
して、摺動部での耐摩耗性を向上させ、長寿命化を図っ
た冷媒圧縮機を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる冷媒圧縮
機は、密閉された容器内に圧縮機構が内蔵され、かつ冷
媒として1,1,1,2-テトラフルオロエタンまたは1,1-ジフ
ルオロエタンを用い、冷凍機油として前記冷媒と相溶性
を有する冷凍機油を用いた冷媒圧縮機において、 前記
圧縮機構における摺動部材の一方が鋳鉄から成り、他方
がＰＶＤ法によって形成されたクロム（Ｃｒ）と窒素
（Ｎ）とを主成分とする化合物層を表面に有する鉄系金
属材から成ることを特徴とする。

【００２８】本発明に係わる冷媒圧縮機の摺動部材に使
用する鋳鉄は、通常の冷媒圧縮機の摺動部材に用いられ
る鋳鉄であれば特に制限がなく、例えば、ＦＣ２５等が
ある。 前記鋳鉄と組合せて使用する、クロム（Ｃｒ）
と窒素（Ｎ）とを主成分とする化合物層を表面に有する
鉄系金属材は、前記鋳鉄に加えて炭素鋼（例えばＳ−１
５Ｃ、Ｓ−１２Ｃ等）、冷間鍛造鋼（例えばＳＷＲＣＨ
１０Ａ、ＳＷＣＨ１５Ａ等）、合金鋼（例えばＳＣＭ４
３５）、焼結合金、ステンレス鋼など通常の冷媒圧縮機
の摺動部材に用いられるものが使用できる。

【００２９】前記クロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）とを主成
分とする化合物は、ＣｒＮｘ（ｘ＝０．５〜１．０）の
組成を有する化合物が主成分となっているものをいう。
前記化合物には、六方晶系の窒化クロム（Ｃｒ₂ Ｎ）、
立方晶系の窒化クロム（ＣｒＮ）、または、これらの混
合物等がある。

【００３０】前記鉄系金属材の表面に化合物層を形成さ
せる方法には、代表的なものとしてＣＶＤ(Chemical Va
por Deposition) 法とＰＶＤ(Physical Vapor Depositi
on)法とがある。

【００３１】金属および化合物の被膜を被処理物表面に
形成させるのに、高温化学反応による方法がＣＶＤ法で
あり、物理的な手法による方法がＰＶＤ法である。

【００３２】ＣＶＤ法における化学反応は基板と気相の
界面における触媒的接触反応を通して進むため、700 〜
1000 ℃以上の高温で一般に行われる。このため熱歪み
の問題が生じるので、これを避けるため低温化（約400
〜 500℃）を狙った低温プラズマＣＶＤ法が開発されつ
つある。しかし、より低温にすると、生成膜と基板との
密着性が悪いという問題点がある。

【００３３】例えば、基板温度 200℃にした場合のＣＶ
Ｄ法によって形成された化合物膜の耐摩耗特性につい
て、ＰＶＤ法と比較して次のような試験をした。図４に
示す装置は、ピンオンディスク摩耗試験機で、回転する
ディスク２４と、固定されたピン２３から成り、また荷
重、回転速度、温度を変化させることができ、摩擦力、
動摩擦係数を測定することにより種々の材料の耐摩耗性
を評価することができる。 図５に、ピン２３を鋳鉄と
し、ディスク２４を鋼としその表面に種々の化合物層を
200℃でそれぞれＣＶＤ法、ＰＶＤ法によって形成させ
た場合の試験結果について示す。これより低温ＣＶＤ法
に比較して、ＰＶＤ法における窒化クロムを主成分とす
る化合物層の場合が最も優れていることが分かる。ＣＶ
Ｄ法においては膜の密着性が悪く、試験開始後まもなく
膜の剥離が生じていることが分かる。これより、低温で
密着性の良好な膜の形成法としてＰＶＤ法が優れてい
る。

【００３４】ＰＶＤ法には、真空や放電を用いる方法、
あるいは気相の分解による方法などがあり、いずれの方
法も使用できる。その中でも、イオンプレーティング法
はイオン化したガス雰囲気下で行う蒸着法であり、本発
明の実施をするために好ましい方法である。この方法の
利点として、１）比較的高い圧力（10^-2〜10^-3Torr）下
で行えること、２）特に基板を加熱しなくても基板表面
の温度を見掛上高くできること（低温処理ができる）、
３）イオン化した粒子やガスが入射されるので、基板上
での反応が期待でき結晶化が進むこと（膜の密着性が良
い）等が挙げられる。

【００３５】イオンプレーティング法には、反応性イオ
ンプレーティング法や高周波イオンプレーティング法等
があるが、いずれの方法においても基板表面の温度は 2
00〜500 ℃の範囲で行うことが寸法精度の良い部品を作
製するうえで好ましい。

【００３６】イオンプレーティング法による、鉄系金属
基材上にクロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）を主成分とする化
合物層は、例えば、次の方法で形成することができる。

【００３７】図６に反応性イオンプレーティング法の装
置を示す。真空層内は、10^-3Torrの圧力にしておく。蒸
発源は、電子銃２５を用いてクロム（Ｃｒ）（99.5％）
を蒸発させる。イオン化電極２６には40〜50Ｖの正電圧
をバイアスしておき、蒸発したクロム（Ｃｒ）をイオン
化する。イオン化したクロム（Ｃｒ）は負の電圧をバイ
アスした基板２７へ向かって加速されるので、高い運動
エネルギーを持って基板２７へ衝突する。反応ガスとし
て窒素ガス（Ｎ₂ ）を用いれば、ＣｒＮｘを主成分とす
る化合物層ができる。

【００３８】また、図７のような装置を用いた高周波イ
オンプレーティング法によっても形成することができ
る。これは、真空層の中で蒸発粒子を高周波電界を利用
して積極的にイオン化する方法である。基板２７には加
速用直流電源２８により負の直流電圧を印加し、真空層
には稀薄な窒素ガス（Ｎ₂ ）を導入し、高周波電源２９
およびスイッチングボックス３０を通じて高周波電界を
かけることにより高周波放電を起こす。蒸発用電源３１
を有する蒸発源３２から出たクロム（Ｃｒ）粒子は高周
波電極３３の作る電磁界によってイオン化されるか、あ
るいは高周波放電によってイオン化された窒素ガス（Ｎ
₂ ）と衝突してイオン化された粒子となる。このイオン
化された粒子は基板２７に印加した負の直流電圧により
加速されて基板上にＣｒＮｘを主成分とした膜を形成す
ることができる。

【００３９】本発明において、ＰＶＤ法によって形成さ
れたクロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）とを主成分とする化合
物層の膜厚は、0.1 〜 10 μｍが好ましく、より好まし
くは、 0.5〜 2.0μｍである。膜厚が 0.1μｍ未満であ
ると下地である基材の影響で密着性ならびに強度に不足
が生じ、 10 μｍを越えると、摺動部品としての寸法精
度の制御に問題が生じてくる。

【００４０】また、本発明において、上記クロム（Ｃ
ｒ）と窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層は部品加工後
のＰＶＤ法によっても形成することができる。

【００４１】本発明に係わる冷媒圧縮機の摺動部材の一
断面図を図８に示す。

【００４２】図８に示すように、本発明に係わる冷媒圧
縮機の摺動部材の一方は、鉄系金属基材３５上にクロム
（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層３４を連
続的に形成した表面層を有するものである。

【００４３】本発明に係わる冷媒圧縮機の摺動部材は、
鋳鉄と、ＰＶＤ法によって形成されたクロム（Ｃｒ）と
窒素（Ｎ）とを主成分とする化合物層を表面に有する鉄
系金属材との組合せからなることを特徴とする。

【００４４】図４に示すピンオンディスク摩耗試験機を
用いて、種々の摺動部材の組合せについて評価した。

【００４５】図９にピン２３を鋳鉄とし、ディスク２４
を鋼としその表面に種々の化合物層を形成させた場合の
耐焼付き性の試験結果について示す。これより窒化クロ
ムを主成分とする化合物層の場合が最も優れ、広範囲の
荷重条件において有効であることが分かる。また、図１
０には窒化クロムを主成分とする化合物層の相手材の影
響について検討した結果を示す。これより、油の保持性
の良好な鋳鉄が最も優れることがわかる。

【００４６】なお、本発明の冷媒圧縮機に使用する冷凍
機油は、HFC134a またはHFC152a との相溶性のある油で
あれば良いが、実用性から考えると、例えばポリアルキ
レングリコール系油や、ポリエステル系油が好適であ
る。また吸湿性を低減するためとベースオイルの潤滑油
性向上のため、ナフテン系鉱油またはアルキルベンゼン
系合成油の少なくとも１種を、ポリエーテル系油、また
はポリエステル系油に混合、溶解させても良い。さら
に、二硫化モリブデン、黒鉛などの固体潤滑剤やイオウ
系、ハロゲン系、リン系の極圧添加剤もしくは耐摩耗性
向上剤や酸化防止剤等を併用することもできる。

【００４７】

【作用】表１および図１１に示すように、HFC134a ある
いはHFC152a に対する水の溶解度は高い、またこれらと
相溶性を有するポリアルキレングリコール系の冷凍機油
も吸湿性が非常に高い。これらは、共に強い極性基を有
するためである。

【００４８】また、CFC12 の代替冷媒として塩素（Ｃ
ｌ）原子を含まないHFC134a やHFC152a を用いる場合、
塩化鉄（ＦｅＣｌｘ）層の形成による摩耗低減の効果は
期待されない。さらに、冷凍機油に関しても充分な油膜
保持力が不足している。以上の結果、摺動部での耐摩耗
性が悪くなる。

【００４９】一般に、金属同士の摩耗の形態には、凝着
摩耗、アプレシブ摩耗、腐食摩耗、疲労摩耗などが機構
別に挙げられる。そのうち、凝着摩耗は摩擦面の微小突
起の凝着が主原因で起こるもので、摩耗機構上最も基本
的なものである。凝着摩耗が一度形成されると、それら
ジャンクション部から原子または原子団が移動する。こ
れは、接着したジャンクション部の力が材料の凝集より
大きいためである。この凝着摩耗は、強度的に近いも
の、特に同種金属の組合せのときに起りやすい。また、
冷媒圧縮機内の摺動部では、金属と金属のミクロな接触
にて（境界潤滑）、その接触部は非常に高温（ 500℃以
上）となるため、金属材料の表面近辺の性質が耐摩耗性
に非常に関係がある。

【００５０】従って、鋳鉄と、クロム（Ｃｒ）と窒素
（Ｎ）を主成分とする化合物層をＰＶＤ法によって表面
に形成した鉄系金属基材とを高荷重負荷部分に組合せる
ことにより、摺動部の凝着摩耗を防止し、耐摩耗性を長
期にわたって維持することができる。即ち、塩素（Ｃ
ｌ）による潤滑層のない場合や、冷凍機油の油膜保持力
が不足している場合に、摺動部で発生する凝着摩耗に対
してその影響が受けにくい性質となり、耐摩耗性を向上
させることが可能となる。

【００５１】また、本発明における上記クロム（Ｃｒ）
と窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層は、冷媒圧縮機の
摺動部材として基材の強靭性を損なわず耐摩耗性に優れ
た性質を持つ。また、本発明において、化合物層を低温
によって形成することにより、被処理品の寸法にあまり
変化がなく、精度の良い部品とすることができる。

【００５２】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。

【００５３】実施例１ 反応性イオンプレーティング法を用いて、冷媒圧縮機の
シャフトにクロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）を主成分とする
化合物層を形成した実施例について説明する。

【００５４】はじめに、合金鋼（ＳＣＭ４３５）を所定
形状に切出したシャフトをアセトンで脱脂して、反応性
イオンプレーティング型の真空装置内に挿入し、基板上
にセットした。

【００５５】次ぎに、ロータリーポンプにより装置内を
10^-3Torr程度まで排気し、基板温度を 200℃とした。

【００５６】次いで、窒素ガス（Ｎ₂ ）を導入して、内
部の圧力を約 5×10^-2Torrに維持した。蒸発源として純
度が 99.95％のクロム（Ｃｒ）を用い、電子銃にて蒸発
させた。イオン化電極には約45Ｖの正電圧をバイアスし
ておき、蒸発したクロム（Ｃｒ）をイオン化した。この
ようにして、90分間でシャフトにクロム（Ｃｒ）と窒素
（Ｎ）を主成分とする化合物層を 2μｍ形成した。

【００５７】一方、比較例として、シャフト表面に化合
物層をコーティングせずに合金鋼のみにしたものを作製
した。

【００５８】得られた２種のシャフトについて、その一
部を切出し、表面層についてＸ線光電子分光分析（ＸＰ
Ｓ分析）を行い、この実施例におけるクロム（Ｃｒ）と
窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層の存在を確認した。
この結果を図１２および図１３に示す。

【００５９】図１２は、実施例１におけるシャフトのＸ
線光電子分光分析結果、図１３は上述した比較例のシャ
フトのＸ線光電子分光分析結果であり、それぞれ成分元
素の光電子結合エネルギー近傍のスペクトルを示してい
る。

【００６０】これらの結果から、実施例１においては、
クロム（Ｃｒ）（ピーク位置：574ｅＶ）、窒素（Ｎ）
（ピーク位置： 399ｅＶ）を主成分とする層の存在が認
められた。

【００６１】更に、図１４に示すような摩擦摩耗評価装
置を用いてシャフトの耐焼付性および耐摩耗性を評価し
た。この装置はシャフト３６を二個のサブベアリング３
７で挟み込んだ構造となっている。

【００６２】耐焼付性については、シャフト３６の回転
数を 290ｒｐｍ、サブベアリング３７の締付けによる荷
重を22.5ｋｇ/3min の割合で 135ｋｇまで上昇させ、荷
重とトルクの関係を調べた。耐摩耗性については、サブ
ベアリング３７の締付けによる荷重を一定の値に設定
し、シャフト３６の回転時間の増加に伴うシャフト３６
の摩耗量を調べた。なお、サブベアリング３７の材質は
鋳鉄とし、冷媒はHFC134a またはHFC152a 、冷凍機油は
ポリエステル系油を使用した。

【００６３】測定結果を示した図１５から明らかなよう
に、比較例のシャフトではトルク上昇カーブが急激な段
階状であり、焼付きによる不安定な回転状態が認められ
凝着摩耗が生じている。これに対し、実施例１のシャフ
トではトルク上昇カーブが滑らかで安定しており焼付
き、即ち凝着摩耗が生じていない。

【００６４】さらに、耐摩耗性試験においても、実施例
１におけるシャフトは良好な値を示し、クロム（Ｃｒ）
と窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層と鋳鉄の組合せは
耐摩耗性の向上に寄与することが明かになった。

【００６５】次ぎに、このシャフトを用い、軸受に鋳鉄
を用いて、図１に示したロータリー式冷媒圧縮機と同一
構成の冷媒圧縮機を組み立てて、冷媒としてHFC134a ，
冷凍機油としてポリエステル系油を供給して、この冷媒
圧縮機を 300時間運転した。一方、比較例として合金鋼
のみで作成したシャフトを用いた冷媒圧縮機を組み立
て、冷媒としてHFC134a 、冷凍機油としてポリエステル
系油を供給した冷媒圧縮機を 300時間運転した。

【００６６】次ぎに、上述した試験を終了した実施例１
と比較例の２種類のシャフトについて摺動部表面を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察を行った結果、実施例
１では凝着摩耗が認められなかったにもかかわらず、比
較例では摩耗痕と凝着摩耗が認められた。膜の形状につ
いても実施例１ではクラックや剥離などは認められなか
った。

【００６７】また、実施例１と同一の摺動部材を用い
て、使用する冷媒をHFC134a からHFC152a に代えて評価
をした結果、実施例１と同一の結果が得られた。

【００６８】実施例２ 図３に示すレシプロ式の冷媒圧縮機のピストンとシリン
ダーの組合せについて、ピストンにクロム（Ｃｒ）と窒
素（Ｎ）を主成分とする化合物層、シリンダーを鋳鉄と
した実施例について示す。

【００６９】はじめに、炭素鋼（Ｓ−１５Ｃ）を所定形
状に切り出したピストンをアセトンで脱脂して、実施例
１の条件と同様にして、反応性イオンプレーティング法
によって、クロム（Ｃｒ）と窒素（Ｎ）を主成分とする
化合物層を約 2μｍ形成した。 一方、比較例として、
ピストン表面に化合物層をコーティングしなかったもの
を作製した。

【００７０】得られた２種のピストンについて、シリン
ダーを鋳鉄とし図３に示すレシプロ式の冷媒圧縮機と同
一構成の冷媒圧縮機を組み立てて、冷媒としてHFC152a
、冷凍機油としてポリエステル系油を供給して、この
冷媒圧縮機を 300時間運転させた。

【００７１】次に、上述した試験を終了した実施例２と
比較例の２種のピストンについて摺動部表面観察を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて行った結果、実施例２では
凝着摩耗が認められず、比較例では摩耗痕と凝着摩耗に
よる基材の剥離が認められた。 また、図３に示すスラ
イダー２２とスライダー受け部との組合せについても、
スライダーを鋳鉄、スライダー受けにクロム（Ｃｒ）と
窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層とした場合にも同一
の結果が得られた。

【００７２】以上述べてきたように、HFC134a またはHF
C152a とポリエステル系油を用いて、摺動部材の組合せ
として、ＰＶＤ法によって鉄系金属基材上にクロム（Ｃ
ｒ）と窒素（Ｎ）を主成分とする化合物層を形成させた
ものと、鋳鉄を使用することによって、摺動部品の耐焼
付性ならびに耐摩耗性を大幅に向上させ、寿命の長い冷
媒圧縮機を得ることができた。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の冷媒圧縮機
は、HFC134a またはHFC152a およびこれと相溶性を有す
る冷凍機油に対して、摺動部材の一方が鋳鉄から成り、
他方がＰＶＤ法によって形成されたクロム（Ｃｒ）と窒
素（Ｎ）とを主成分とする化合物層を表面に有する鉄系
金属材から成っているので、摺動部での耐焼付性と耐摩
耗性が長時間安定して保たれ、耐久性に優れたものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロータリー式の密閉型圧縮機の縦断面を示す図
である。

【図２】図１に示す圧縮機構５の横断面を示す図であ
る。

【図３】レシプロ式の密閉型圧縮機の縦断面を示す図で
ある。

【図４】ピンオンディスク方式の摩耗試験装置を示す図
である。

【図５】ピンオンディスク方式の摩耗試験による処理温
度２００℃におけるＣＶＤ法とＰＶＤ法による生成膜の
耐摩耗性を示す図である。

【図６】反応性イオンプレーティング法の装置を示す図
である。

【図７】高周波イオンプレーティング法の装置を示す図
である。

【図８】本発明に係わる冷媒圧縮機の摺動部材の一断面
図を示す図である。

【図９】鋳鉄と表面化合物層との耐焼付き性を示す図で
ある。

【図１０】窒化クロムを主成分とする化合物層と相手材
との耐焼付き性を示す図である。

【図１１】HFC134a に対する水の溶解度を示す図であ
る。

【図１２】実施例１におけるシャフト表面についてのＸ
ＰＳ分析結果を示す図である。

【図１３】比較例におけるシャフト表面についてのＸＰ
Ｓ分析結果を示す図である。

【図１４】摩擦摩耗評価装置を示す図である。

【図１５】摩擦摩耗評価結果を示す図である。

【符号の説明】

１………ケーシング、２………ステータ、３………ロー
タ、４………モータ機構、５………圧縮機構、６………
供給管、７………吐出管、８………シャフト、９………
フレーム、１０………シリンダ、１１………サブベアリ
ング、１２………クランク、１３………ローラ、１４…
……ブレード、１５………スプリング、１６………吸込
室、１７………吐出室、１８………吸込口、１９………
吐出口、２０………冷凍機油、２１………ピストン、２
２………スライダー、２３………ピン、２４………ディ
スク、２５………電子銃、２６………イオン化電極、２
７………基板、２８………加速用直流電源、２９………
高周波電源、３０………スイッチングボックス、３１…
……蒸発用電源、３２………蒸発源、３３………高周波
電極、３４………クロム（Ｃｒ）および窒素（Ｎ）を主
成分とする化合物層、３５………鉄系金属基材、３６…
……シャフト、３７………サブベアリング、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 密閉された容器内に圧縮機構が内蔵さ
   れ、かつ冷媒として1,1,1,2-テトラフルオロエタンまた
   は1,1-ジフルオロエタンを用い、冷凍機油として前記冷
   媒と相溶性を有する冷凍機油を用いた冷媒圧縮機におい
   て、 前記圧縮機構における摺動部材の一方が鋳鉄から成り、
   他方がＰＶＤ法によって形成されたクロム（Ｃｒ）と窒
   素（Ｎ）とを主成分とする化合物層を表面に有する鉄系
   金属材から成ることを特徴とする冷媒圧縮機。