JPH06117371A

JPH06117371A - 圧縮機

Info

Publication number: JPH06117371A
Application number: JP26747192A
Authority: JP
Inventors: Kenji Komine; 健治小峰
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-10-06
Filing date: 1992-10-06
Publication date: 1994-04-26

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮機の摺動部を構成する摺動部材の摩耗が
少なく、且つ長期使用による製品の信頼性を向上させる
ことができる圧縮機を提供する。【構成】圧縮機１の摺動部を構成する一方の摺動部材
７が窒化処理した鉄系材料にて形成され、他方の摺動部
材１０が陽極酸化処理したアルミニウム合金ダイカスト
にて形成されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍機や空気調和機等に
使用される圧縮機に係り、特にその摺動部を形成する摺
動部材の構造を改良した圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、レシプロ圧縮機には、図８に示
す構成が採用されている。図示されているように、レシ
プロ圧縮機１は、密閉容器２内に収納された電動要素３
と圧縮要素４とから成っている。上記電動要素３はステ
ータ５とその内部で回転するロータ６とから成ってお
り、このロータ６に嵌挿されたシャフト７は上記圧縮要
素４へと延出されている。このシャフト７は主軸受８及
び副軸受９によって回転自在に支承されており、該シャ
フト７の両軸受８，９間に位置された部分には偏心部７
ａが形成されている。このシャフト７の偏心部７ａに
は、これを囲繞するようにコンロッド１０が装着されて
いる。このコンロッド１０には、ピストンピン１１を介
してピストン１２が取り付けられている。そして、この
ピストン１２は、上記圧縮要素４のシリンダ室１３を区
画形成するシリンダ１４内に収納されている。

【０００３】すなわち、上記ロータ６に嵌挿されたシャ
フト７の回転移動をその偏心部７ａに装着されたコンロ
ッド１０が直線移動に変換し、これにピストンピン１１
を介して取り付けられたピストン１２が上記シリンダ１
４内のシリンダ室１３を往復移動することによって、冷
媒ガスを圧縮するように成っている。

【０００４】従って、上記シャフト７とコンロッド１０
とは摺動接触し、レシプロ圧縮機１の摺動部を構成する
摺動部材として機能するため、強度・硬度が高く、摺動
特性の良好な材料により形成されることが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧縮
機１にあっては、その圧縮効率の向上や振動の低減を目
的として、これを構成する部品の軽量化を図るべく、そ
れらのアルミニウム化が進められている。しかし、アル
ミニウムは、強度・硬度が低く、摺動特性も悪いため、
摺動接触による耐摩耗性に劣る材料である。従って、圧
縮機の長期使用による製品の信頼性に欠けるため、その
摺動部を構成する上記シャフト７やコンロッド１０等の
摺動部材を形成するには適さないという問題があった。
従って、かかる摺動部材を形成する材料の改善が要望さ
れている。

【０００６】本発明の目的は、上記課題に鑑み、圧縮機
の摺動部を構成する摺動部材の摩耗が少なく、且つ長期
使用による製品の信頼性を向上させることができる圧縮
機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る圧縮機は、圧縮機の摺動部を構成する一方の
摺動部材が窒化処理した鉄系材料にて形成され、他方の
摺動部材が陽極酸化処理したアルミニウム合金ダイカス
トにて形成されているものである。

【０００８】上記構成において、好ましくは、上記アル
ミニウム合金ダイカストに、陽極酸化処理により５〜２
０μｍの改質被膜が形成されているものである。

【０００９】また好ましくは、上記陽極酸化処理したア
ルミニウム合金ダイカスト上に、モリブデン硫化物が形
成されているものである。

【００１０】さらに好ましくは、上記陽極酸化処理によ
りアルミニウム合金ダイカストに形成された改質被膜の
最表面が除去されているものである。

【００１１】そして好ましくは、上記アルミニウム合金
ダイカストを陽極酸化処理する前に、そのチル層が除去
されているものである。

【００１２】また好ましくは、上記鉄系材料が球状黒鉛
鋳鉄にて形成されているものである。

【００１３】さらに好ましくは、上記窒化処理した鉄系
材料が、リン酸マンガン処理されているものである。

【００１４】そして好ましくは、上記窒化処理した鉄系
材料が、リン酸マンガン処理された後二硫化モリブデン
処理されているものである。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、圧縮機の摺動部を構成する
一方の摺動部材を窒化処理した鉄系材料にて形成するの
で、この鉄系材料の表面に形成された窒化層により、該
摺動部材の耐摩耗性が向上する。また、他方の摺動部材
を形成するアルミニウム合金ダイカストは、高強度を有
している。このアルミニウム合金ダイカストは陽極酸化
処理されるので、その表面に形成された改質被膜によ
り、該摺動部材の摺動性は大きく改善されることにな
る。

【００１６】また、上記他方の摺動部材を形成するアル
ミニウム合金ダイカストに、陽極酸化処理により５〜２
０μｍの改質被膜を形成するようにすれば、上記一方の
摺動部材としての窒化処理した鉄系材料に対して、良好
な耐摩耗性が得られ、長期使用による製品の信頼性が大
巾に向上するものである。このように改質被膜の厚さを
５〜２０μｍとしたのは、この改質被膜が５μｍより薄
いと硬度の低いアルミニウム母材の影響により変形し
て、当該被膜の耐摩耗性が低下するからである。また、
この改質被膜が２０μｍより厚いと、上記窒化処理した
鉄系材料に対する相対的な耐摩耗性が減少するからであ
る。

【００１７】さらに、この改質被膜が形成されたアルミ
ニウム合金ダイカスト上に、モリブデン硫化物を形成す
れば、この硫化物により摩擦係数が低下し、潤滑性が良
くなるため、さらに摺動性が改善されるものである。

【００１８】そして、上記アルミニウム合金ダイカスト
に形成された改質被膜の最表面を除去するようにすれ
ば、むらのない均一なモリブデン硫化物が形成されるも
のである。

【００１９】また、上記アルミニウム合金ダイカストを
陽極酸化処理する前に、そのチル層を除去すれば、高強
度でかつ良好な摺動性を有する軽量な摺動部材を形成す
ることができ、圧縮機の圧縮効率の向上や振動の低減が
図れるものである。これは、上記アルミニウム合金ダイ
カストが急激に冷却されると、その鋳物表面に非常に硬
くて緻密なチル層が形成されるため、薄肉でも強度の高
い鋳物になるが、その反面、このチル層は陽極酸化処理
を行う際の妨げとなるからである。

【００２０】さらに、上記鉄系材料を球状黒鉛鋳鉄にて
形成すれば、その球状黒鉛により窒化後の表面粗さが良
好で被膜の保有性も良くなる。従って、上記アルミニウ
ム合金ダイカストに形成された陽極酸化層の摩耗が少な
くなり、長期使用による製品の信頼性が大巾に向上する
ものである。

【００２１】そして、この窒化処理した球状黒鉛鋳鉄に
リン酸マンガン処理を施せば、そのリン酸塩被膜によ
り、潤滑性が向上するものである。

【００２２】加えて、上記窒化処理した球状黒鉛鋳鉄に
リン酸マンガン処理を施した後、二硫化モリブデン処理
を施せば、上記リン酸塩被膜上にモリブデン硫化物が形
成され、この硫化物により摩擦係数が低下し、さらに潤
滑性が良くなるため、その摺動性が改善されるものであ
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係る圧縮機の好適な実施例を
添付図面に基づいて詳述する。

【００２４】まず、本実施例においても従来装置と同様
のレシプロ圧縮機を用いるので、上述した図８に基づ
き、その全体構成を説明する。

【００２５】図中、レシプロ圧縮機１の外観は密閉容器
２にて形成され、この密閉容器２は上部容器２ａと下部
容器２ｂとから成っている。これら上部容器２ａ及び下
部容器２ｂは、溶接接合により密閉封止されている。そ
して、この密閉容器２内の上部には電動要素３が収納さ
れており、下部には圧縮要素４が収納されている。

【００２６】上記電動要素３は、円筒状のステータ５と
その内部で回転駆動されるロータ６とから成っている。
このロータ６の軸心部にはシャフト７が嵌挿されてお
り、該シャフト７は上記圧縮要素４へと垂下されてい
る。そして、このシャフト７は、上記圧縮要素４を区画
する主軸受８及び副軸受９によって回転自在に支承され
ている。

【００２７】また、上記シャフト７の両軸受８，９間に
位置された部分には、クランク状の偏心部７ａが形成さ
れている。このシャフト７の偏心部７ａには、これを囲
繞するようにメガネ状のコンロッド１０が装着されてい
る。すなわち、コンロッド１０内に上記シャフト７の偏
心部７ａが挿通されている。このコンロッド１０には、
ピストンピン１１を介して円柱状のピストン１２が取り
付けられている。そして、このピストン１２は上記圧縮
要素４のシリンダ室１３を区画形成する円筒状のシリン
ダ１４内に収納されている。このピストン１２は、上記
ロータ６に嵌挿されたシャフト７の回転移動がその偏心
部７ａに装着されたコンロッド１０によって直線移動に
変換されることにより、上記ピストンピン１１を介して
シリンダ１４内のシリンダ室１３を往復移動して、冷媒
ガスを圧縮するように成っている。

【００２８】さて、第１の実施例は、図１に示すような
シャフト７が窒化処理した鉄系材料により構成され、図
２に示すようなコンロッド１０が陽極酸化処理したアル
ミニウム合金ダイカスト上にモリブデン硫化物を形成し
た材料により構成されたものである。これらシャフト７
とコンロッド１０とは摺動接触し、本実施例のレシプロ
圧縮機１の摺動部を構成する摺動部材として機能してい
る。

【００２９】具体的には、一方の摺動部材としてのシャ
フト７は、例えば、ＦＣ材等の鋳鉄にてシャフト形状を
形成し、これに窒化処理を施したものである。上記コン
ロッド１０と摺動接触する部分はシャフト７の偏心部７
ａであるので、少なくともこの偏心部７ａに窒化処理が
施されていれば良い。

【００３０】また、他方の摺動部材としてのコンロッド
１０は、例えば、ＡＤＣ−１０等のアルミニウム合金ダ
イカストにてコンロッド形状を形成し、これに陽極酸化
処理を施した後、その表面にモリブデン硫化物を形成し
たものである。このアルミニウム合金ダイカストには、
陽極酸化処理により１０μｍの厚さの改質被膜が形成さ
れている。本実施例にあっては１０μｍの厚さの改質被
膜を形成したが、この改質被膜は５〜２０μｍの範囲の
厚さでアルミニウム合金ダイカスト表面に形成されるこ
とが望ましい。さらに、この改質被膜の形成されたアル
ミニウム合金ダイカスト上には、例えば、二硫化モリブ
デン処理により上記モリブデン硫化物が形成されてい
る。この二硫化モリブデン処理に際して、モリブデン硫
化物を健全に形成するには、上記アルミニウム合金ダイ
カストの表面に形成された材質的に不安定でバラつきの
ある改質被膜の最表面を研削することが望ましい。上記
シャフト７の偏心部７ａと摺動接触する部分はコンロッ
ド１０の内周面１０ａであるので、少なくともこの内周
面１０ａに上記陽極酸化処理及び二硫化モリブデン処理
が施されていれば良い。

【００３１】次に、第１の実施例における作用を述べ
る。

【００３２】上述したように、レシプロ圧縮機１の摺動
部を構成する一方の摺動部材としてのシャフト７が鋳鉄
にて形成され、これに窒化処理が施されるので、この鋳
鉄の表面に形成された窒化層により該シャフト７の耐摩
耗性を向上させることができる。

【００３３】また、他方の摺動部材としてのコンロッド
１０がアルミニウム合金ダイカストにて形成されるの
で、薄肉材を使用しても簡便に高強度の摺動部材を実現
することができる。さらに、このアルミニウム合金ダイ
カストには陽極酸化処理が施されるので、その表面に形
成された改質被膜により、その摺動性を大きく改善する
ことができる。この改質被膜は、緻密なバリヤー層と多
孔質のポーラス層からなり、その組成は非晶質のＡｌ₂
Ｏ₃である。

【００３４】ところで、本実施例のように、この改質被
膜の形成されたアルミニウム合金ダイカストが窒化処理
された鋳鉄と摺動接触する場合、この改質被膜が薄過ぎ
ると硬度の低いアルミニウム母材の影響により変形し
て、その耐摩耗性が低下することになる。しかし、この
改質被膜を厚くすると、窒化処理された鋳鉄に対する相
対的な耐摩耗性が減少することになる。これは、図３に
示されているように、改質被膜を厚くすることにより、
ポーラス層Ｐの孔径Ｄが増大するからである。

【００３５】ここで図４は、改質被膜の厚さと摺動部材
の摩耗量との関係を示すグラフである。図示されている
ように、改質被膜の厚さが５〜２０μｍの範囲で摺動部
材の摩耗量が少ないことが判る。尚、図４における摩耗
量は両摺動部材の摩耗量の合計を示している。従って、
上記アルミニウム合金ダイカストの表面に、陽極酸化処
理により５〜２０μｍの改質被膜を形成するようにすれ
ば、窒化処理された鋳鉄と摺動接触しても、良好な耐摩
耗性を得ることができ、長期使用による製品の信頼性を
大巾に向上することができるものである。

【００３６】第１の実施例がこのような優れた作用効果
を奏するのを確認すべく、図５に示すような比較実験を
行った。図示されているように、ＡＤＣ−１０とＦＣ材
との組合せを比較例１とし、陽極酸化処理したＡＤＣ−
１０とＦＣ材との組合せを比較例２として、本実施例と
の比較により摩耗量を検討した。その結果、本実施例に
おける双方の摺動部材は、比較例１，２に比して、極め
て良好な耐摩耗性を有することが判った。

【００３７】また、上記改質被膜が形成されたアルミニ
ウム合金ダイカストに、例えば、二硫化モリブデン処理
を施して、その表面にモリブデン硫化物を形成すれば、
この硫化物により摩擦係数が低下し、潤滑性が良くなる
ため、さらに摺動性を改善することができる。さらに、
この二硫化モリブデン処理に際して、上記アルミニウム
合金ダイカストに形成された改質被膜の最表面を除去す
るようにすれば、上記ポーラス層が調整され、その表面
にモリブデン硫化物をむらなく均一に形成することがで
きるものである。

【００３８】第２の実施例では、図１に示した一方の摺
動部材としてのシャフト７が、窒化処理した鉄系材料に
リン酸マンガン処理を施した材料より構成されている。
具体的には、このシャフト７はＦＣＤ−６００等の球状
黒鉛鋳鉄にてシャフト形状を形成し、これにガス窒化処
理を施した後、これに化学反応によるリン酸マンガン処
理を施したものである。第１の実施例と同様に、上記コ
ンロッド１０と摺動接触する部分はシャフト７の偏心部
７ａであるので、少なくともこの偏心部７ａに上記窒化
処理及びリン酸マンガン処理が施されていれば良い。或
いは、球状黒鉛鋳鉄にて形成したシャフト７に窒化処理
及びリン酸マンガン処理を施した後、これに二硫化モリ
ブデン処理を施しても良い。

【００３９】また、図２に示した他方の摺動部材として
のコンロッド１０は、例えば、ＡＤＣ−１２等のアルミ
ニウム合金ダイカストにてコンロッド形状を形成し、そ
の表面のチル層を除去した後、これに陽極酸化処理を施
し、さらにその表面にモリブデン硫化物を形成したもの
である。すなわち、アルミニウム合金ダイカストの表面
のチル層が除去された後、陽極酸化処理が施されること
により、その表面には改質被膜が形成されている。さら
に、この改質被膜の形成されたアルミニウム合金ダイカ
スト上には、上記二硫化モリブデン処理により上記モリ
ブデン硫化物が形成されている。第１の実施例と同様
に、上記シャフト７の偏心部７ａと摺動接触する部分は
コンロッド１０の内周面１０ａであるので、少なくとも
この内周面１０ａに陽極酸化処理及び二硫化モリブデン
処理が施されていれば良い。

【００４０】次に、第２の実施例における作用を述べ
る。

【００４１】上述したように、上記アルミニウム合金ダ
イカストが急激に冷却されると、その鋳物表面には非常
に硬くて緻密なチル層が形成される。このアルミニウム
合金ダイカストは薄肉材でも強度の高い鋳物になるが、
その反面、上記チル層はバリヤーとなって陽極酸化処理
を行う際の妨げとなる。ここで図６は、陽極酸化処理に
より形成される改質被膜の厚さとチル層の有無との関係
を示すグラフである。図示されているように、チル層を
除去した方がＡＤＣ−１２上に改質被膜が形成され易い
ことが判る。すなわち、上記アルミニウム合金ダイカス
トにて形成したコンロッド１０の摺動面である内周面１
０ａのチル層を少なくとも除去して、上記陽極酸化処理
を行えば、該内周面１０ａに良好な改質被膜を得ること
ができる。従って、高強度でかつ良好な摺動性を有し、
かつ軽量のコンロッド１０を形成することができ、圧縮
機の圧縮効率の向上や振動の低減を図ることができるも
のである。

【００４２】また、上記コンロッド１０と摺動接触する
シャフト７を構成する材料としては窒化処理を施した鋳
鉄が適し、特に球状黒鉛鋳鉄が極めて良好である。これ
は、球状黒鉛鋳鉄中の球状黒鉛が窒化後の表面粗さを良
好にし、被膜の保有性を良くするため、上記陽極酸化処
理によりアルミニウム合金ダイカストの表面に形成され
た陽極酸化層の摩耗を少なくして、長期使用による製品
の信頼性を大巾に向上することができるものである。

【００４３】第２の実施例がこのような優れた作用効果
を奏するのを確認すべく、図７に示すような比較実験を
行った。図示されているように、ＡＤＣ−１２とＦＣ−
２５０との組合せを比較例３とし、陽極酸化処理したＡ
ＤＣ−１２とガス窒化したＦＣ−２５０との組合せを比
較例４として、本実施例との比較により摩耗量を検討し
た。その結果、本実施例における双方の摺動部材は、比
較例３，４に比して、極めて良好な耐摩耗性を有するこ
とが判った。

【００４４】また、この窒化処理した球状黒鉛鋳鉄にリ
ン酸マンガン処理を施せば、そのリン酸塩被膜により、
潤滑性を向上させることができる。或いは、このリン酸
マンガン処理を施した後、二硫化モリブデン処理を施せ
ば、上記リン酸塩被膜上には化学反応により結晶が均一
に形成されているので、モリブデン硫化物が結晶の隙間
や孔等に入り込みやすくなる。従って、鉄系材料に直接
二硫化モリブデン処理を施す場合に比べて剥離しにくく
なる。また、この硫化物により摩擦係数が低下し、さら
に潤滑性が良くなるため、その摺動性を改善することが
できるものである。

【００４５】尚、上記レシプロ圧縮機１において、摺動
部材としてシャフト７及びコンロッド１０を例に説明し
たが、これに限らず、ロータリ圧縮機やスクロール圧縮
機の摺動部を構成する摺動部材にも適用することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る圧縮機
によれば、その摺動部を構成する摺動部材の摩耗が少な
く、且つ長期使用による製品の信頼性を向上させること
ができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧縮機のシャフトを示す概略図で
ある。

【図２】本発明に係る圧縮機のコンロッドを示す概略図
である。

【図３】改質被膜を厚さとポーラス層の孔径との関係を
示し、（ａ）は膜厚が薄い状態の説明図、（ｂ）は膜厚
が厚い状態の説明図である。

【図４】改質被膜の厚さと摺動部材の摩耗量との関係を
示すグラフである。

【図５】第１の実施例と比較例１，２との摩耗量の比較
結果を示すグラフである。

【図６】陽極酸化処理により形成される改質被膜の厚さ
とチル層の有無との関係を示すグラフである。

【図７】第２の実施例と比較例３，４との摩耗量の比較
結果を示すグラフである。

【図８】従来の圧縮機を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１圧縮機７摺動部材（シャフト）１０摺動部材（コンロッド）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機の摺動部を構成する一方の摺動部
材が窒化処理した鉄系材料にて形成され、他方の摺動部
材が陽極酸化処理したアルミニウム合金ダイカストにて
形成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】上記アルミニウム合金ダイカストに、陽
極酸化処理により５〜２０μｍの改質被膜が形成されて
いる請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】上記陽極酸化処理したアルミニウム合金
ダイカスト上に、モリブデン硫化物が形成されいる請求
項１または請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】上記陽極酸化処理によりアルミニウム合
金ダイカストに形成された改質被膜の最表面が除去され
ている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧縮
機。
【請求項５】上記アルミニウム合金ダイカストを陽極
酸化処理する前に、そのチル層が除去されている請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項６】上記鉄系材料が球状黒鉛鋳鉄にて形成さ
れている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧縮
機。
【請求項７】上記窒化処理した鉄系材料が、リン酸マ
ンガン処理されている請求項１乃至請求項６のいずれか
に記載の圧縮機。
【請求項８】上記窒化処理した鉄系材料が、リン酸マ
ンガン処理された後二硫化モリブデン処理されている請
求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧縮機。