JPH07300632A - 圧縮機の摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、耐磨耗性等の磨耗状況が良好で、
しかも全酸価が低くスラッジ量が少ない圧縮機の摺動部
材を提供することを目的とする。 【構成】この発明は、炭化珪素ウィスカーの集合プリフ
ォームに体積含有率２５〜４０％のアルミニウム基金属
を含浸し、かつ、体積含有率０．１〜１０％の黒鉛を添
加して形成して圧縮機の摺動部材を形成したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は空調機器や冷凍機器等
に使用される圧縮機の摺動部材に関し、特に冷媒に１，
１，１，２−テトラフルオロエタン（以下Ｒ１３４ａと
いう）等のＨＦＣ系とし、かつこの冷媒との相溶性のあ
る冷凍機油組成物を使用した圧縮機の摺動部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば回転式圧縮機の摺動部材と
してベーンやローラがある。即ち、回転式圧縮機は、シ
リンダ内を偏心回転するローラと、スプリング等に付勢
されて前記ローラの外周面に常時その先端を当接し、シ
リンダ内を高圧側と低圧側とに区分するベーンとの摺動
部材が具備されている。

【０００３】このような摺動部材は主として鉄系材料で
製作されるが、軽量化や高速化に対応してアルミニウム
合金やチタン合金製のロータやベーンが提案されてい
る。（特開昭６１−１５５６８７号公報参照） しかし、このような合金製の摺動部材は回転時の慣性力
の低減及びベーンの追随性向上の点では有利であるが、
線膨張係数が鉄に比べて大きいため、温度変化に対する
摺動クリアランスの変化が大きくガスリーク等の問題が
あると共に、耐磨耗性も鉄系材料に比べて必ずしも十分
なものとは言えなかった。

【０００４】そこで、本発明者等はこれらの諸問題に対
応するものとして、炭化珪素ウィスカー（以下ＳｉＣウ
ィスカーという）の集合プリフォームに体積含有率２５
〜４０％のアルミニウム基金属を含浸して形成した圧縮
機の摺動部材を発明した。（特開昭６３−２３０９８３
号公報参照） 一方、冷蔵庫、自動販売機及びショーケース用の圧縮機
は従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン（以下Ｒ１
２という）を多く使用していた。このＲ１２はオゾン層
の破壊の問題からフロン規制の対象となっている。そし
て、このＲ１２の代替冷媒としてＲ１３４ａで代表され
るＨＦＣ系冷媒が冷凍機用として検討されている（例え
ば、特開平１−２７１４９１号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＳｉＣウィスカーの集合プリフォームに体積含有
率２５〜４０％のアルミニウム基金属を含浸して形成し
た圧縮機の摺動部材は、アムスラー磨耗試験において、
磨耗状況は良好な結果を示すが、全酸価が高くスラッジ
量が多い傾向があることが判明し、冷凍サイクル中の蒸
発器等で目詰まりを起こして冷凍能力低下の原因となる
という問題があった。

【０００６】特に、冷凍サイクルの冷媒をＲ１３４ａ等
のＨＦＣとし、これに対応してエステル油等を使用した
場合は顕著となる。

【０００７】この発明は上記の問題を解決するもので、
耐磨耗性等の磨耗状況が良好で、しかも全酸価が低くス
ラッジ量が少ない圧縮機の摺動部材を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は請求項１の構
成により、ＳｉＣウィスカーの集合プリフォームにアル
ミニウム基金属を含浸し、かつ、黒鉛を添加して圧縮機
の摺動部材を形成したものである。

【０００９】また、ＳｉＣウィスカーの集合プリフォー
ムに体積含有率２５〜４０％のアルミニウム基金属を含
浸し、かつ、体積含有率０．１〜１０％の黒鉛を添加し
て圧縮機の摺動部材を形成したものである。

【００１０】また、ＳｉＣウィスカーの集合プリフォー
ムに体積含有率２５〜４０％のアルミニウム基金属を含
浸し、かつ、体積含有率０．４〜５％の黒鉛を添加して
圧縮機の摺動部材を形成したものである。

【００１１】

【作用】この発明は上記のように構成したことにより、
耐磨耗性等の磨耗状況が良好で、しかも全酸価が低くス
ラッジ量が少ない圧縮機の摺動部材を提供でき、冷凍サ
イクル中の蒸発器の目詰まりを防止して冷凍能力を向上
できる。

【００１２】

【実施例】以下この発明を図に示す実施例に基いて説明
する。

【００１３】図１は回転型圧縮機の縦断面図である。図
２は図１の回転型圧縮機をＡ−Ａ線に沿って切断した断
面図である。図１及び図２において、１は密閉容器で、
この容器内には上側に電動要素２が、下側にこの電動要
素によって駆動される回転圧縮要素３が夫々収納されて
いる。電動要素２は有機系材料で絶縁された巻線４を有
する固定子５とこの固定子の内側に設けられた回転子６
とで構成されている。回転圧縮要素３はシリンダ７と、
回転軸８の偏心部９によってシリンダ７の内壁に沿って
回転させるローラ１０と、このローラの周面に圧接され
てシリンダ７内を吸込側と吐出側とに区画するようにバ
ネ１１で押圧されるベーン１２と、シリンダ７の開口を
封じるとともに、回転軸８を軸支する上部軸受１３及び
下部軸受１４とで構成されている。

【００１４】そして、上部軸受１３にはシリンダ７の吐
出側と連通する吐出孔１５が設けられている。また、上
部軸受１３には吐出孔１５を開閉する吐出弁１６と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ１７とが取付けられて
いる。

【００１５】ここで、ローラ１０は鋳鉄焼き入れ材で形
成されており、ベーン１２は下記の材料で形成されてい
る。

【００１６】即ち、ベーン１２はＳｉＣウィスカーの集
合プリフォームに体積含有率２５〜４０％のアルミニウ
ム基金属を含浸し、かつ、体積含有率０．１〜１０％の
黒鉛を添加して形成されている。

【００１７】具体的な態様は下記及び表１に記載した実
施例１、２に示すものである。 実施例１：ＳｉＣウィスカーの集合プリフォームに体積
含有率２９．７％のアルミニウム基金属を含浸し、か
つ、体積含有率０．４％の黒鉛を添加して形成したも
の。

【００１８】実施例２：ＳｉＣウィスカーの集合プリフ
ォームに体積含有率２８．５％のアルミニウム基金属を
含浸し、かつ、体積含有率２．２％の黒鉛を添加して形
成したもの。

【００１９】実施例３：ＳｉＣウィスカーの集合プリフ
ォームに体積含有率２６．０％のアルミニウム基金属を
含浸し、かつ、体積含有率５．０％の黒鉛を添加して形
成したもの。 ここで、上記の複合強化材となるＳｉＣウィスカーは、
例えばＳｉＯ2含有粉末をカーボンブラックのような炭
材と共に高温反応させる方法で得られる密度３．１９の
ＳｉＣ針状単結晶で、直径０．１〜１．０μｍ、アスペ
クト比５０〜３００の微細繊維性状を備えるものであ
る。

【００２０】一方、マトリックスに適用されるアルミニ
ウム基金属としては、純Ａｌの他、ＡｌとＭｇ、Ｃｕ、
Ｓｉ等の一種または二種以上の成分系からなる合金が挙
げられる。

【００２１】上記本発明の実施例１，２，３は以下の方
法で製造される。

【００２２】まず、ＳｉＣウィスカーを所定形状に集合
成形させたプリフォームを形成する。このプリフォーム
形成にはＳｉＣウィスカーを水又は適宜なバインダー成
分を含む有機溶媒に分散したのち、常圧又は加圧下に濾
過し、残留する湿潤ウィスカーケーキをそのままもしく
は所定密度に圧縮して乾燥する方法が有効に用いられ
る。

【００２３】ついで、ＳｉＣウィスカーのプリフォーム
を鋳型内にセットし、黒鉛を所定量添加し、溶融したア
ルミニウム基金属溶湯を注入した後、加圧下に保持しな
がら含浸、凝固して複合化する。

【００２４】斯る実施例１，２，３は、部材中のマトリ
ックスとしてアルミニウム合金を使用しているので、軽
量化を促進でき、Ｓｉ分を多くすることによって耐磨耗
性を向上し、ＳｉＣウィスカーを配合することによって
耐磨耗性を更に向上すると共に鉄系材料と線膨張係数が
近似したものとなるため、設計の自由度が向上する。し
かも、黒鉛によって油中の全酸価を低く押さえスラッジ
量を減少させることができ、冷凍サイクル中の蒸発器の
目詰まりを防止して冷凍能力を向上できる。

【００２５】密閉容器１内の底部には、ポリオールエス
テル油が封入されている。

【００２６】また、上記油には必要に応じて０．１〜
１．０重量％のトリクレジルフォスフェイト（ＴＣＰ）
が添加される。

【００２７】そして、オイル１８は回転圧縮要素３の摺
動部材であるローラ１０とベーン１２との摺動面を潤滑
している。

【００２８】回転圧縮要素３のシリンダ７内に流入して
ローラ１０とベーン１２との協働で圧縮される冷媒はエ
ステル油１８と相溶性のあるＲ１３４ａで形成されてい
る。

【００２９】１９は密閉容器１に取付けてシリンダ７の
吸込側に冷媒を案内する吸込管、２０は密閉容器１の上
壁に取付けられて回転圧縮要素３で圧縮されて電動要素
２を介して密閉容器１外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。

【００３０】このように構成された回転型圧縮機に使用
される冷凍機油組成物において、吸込管１９からシリン
ダ７内の吸込側に流入した冷媒Ｒ１３４ａはローラ１０
とベーン１２との協働で圧縮され、吐出孔１５を通って
吐出弁１６を開放して吐出マフラ１７内に吐出される。
この吐出マフラ内の冷媒は電動要素２を介して吐出管２
０から密閉容器１外に吐出される。そして、オイル１８
は回転圧縮要素３のローラ１０やベーン１２等の摺動部
材の摺動面に供給されて潤滑を行っている。また、シリ
ンダ７内で圧縮された冷媒が低圧側にリークしないよう
にしている。

【００３１】ここで、ベーン１２は上記実施例１、２の
材料であるが、その他に下記比較例１，２を実験的に確
認した。 比較例１：ＳｉＣウィスカーの集合プリフォームに体積
含有率３０．０％のアルミニウム基金属だけを含浸して
形成したもの。

【００３２】比較例２：ＳｉＣウィスカーの集合プリフ
ォームに体積含有率２４．０％のアルミニウム基金属を
含浸し、かつ、体積含有率８．７％の黒鉛を添加して形
成したもの。 下記表１は図３に示す方法によるアムスラー型摩耗試験
機で行った性能評価の結果である。

【００３３】

【表１】

【００３４】２１はベーンに相当する固定片で、この固
定片の先端は半径４．７ｍｍの曲面で形成され、１００
ｋｇの荷重Ｌを受けている。２２はローラに相当する回
転片で、この回転片は直径４５ｍｍで固定片２１との圧
接部にエステル油のオイル２３を毎分１２０ｃｃづつ供
給しながら毎分４００回転の速さで２０時間回転させて
いる。

【００３５】この結果、固定片の磨耗幅や回転片の外形
寸法で表される磨耗状況は、実施例１が平均０．６０ｍ
ｍ、実施例２が平均０．６８ｍｍ、実施例３が平均０．
５８ｍｍであり、良好な結果を示したのに対し、比較例
１は平均０．８８ｍｍ、比較例２は１．２０ｍｍで磨耗
幅が大きかった。

【００３６】一方、比較例２は曲げ強度が各々２６．８
ｋｇｆ／ｃｍ2と、２６．５ｋｇｆ／ｃｍ2という具合に
弱く耐久性に問題がある。

【００３７】更に、重要な点として、実施例１，２，３
においては、試験後の油の全酸価が各々０．０１７ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ、０．００８ｍｇＫＯＨ／ｇ、０．００６ｍ
ｇＫＯＨ／ｇという具合に低くスラッヂ量も９．３ｍ
ｇ、７．０ｍｇ、６．３ｍｇという具合に少ないのに対
し、比較例１、２は各々全酸価が０．０３６ｍｇＫＯＨ
／ｇ、０．０５０ｍｇＫＯＨ／ｇと高く、スラッヂ量も
各々１２．６ｍｇ、１８．３ｍｇと多いことが確認され
た。

【００３８】特に、実施例３は、磨耗状況並びにスラッ
ヂ量の双方で優れた結果が得られた。

【００３９】この理由は、黒鉛によって自己潤滑性が向
上したことに起因する。但し、黒鉛は１０体積％を越え
て混合すると曲げ強度が著しく低下するという問題があ
るためこれ以下に調整する必要があり、特に、５体積％
以下に留めるのが望ましい。

【００４０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、耐磨耗
性等の磨耗状況が良好で、しかも全酸価が低くスラッジ
量が少ない圧縮機の摺動部材を提供でき、冷凍サイクル
中の蒸発器の目詰まりを防止して冷凍能力を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回転型圧縮機の縦断
面図である。

【図２】この発明の回転型圧縮機の横断面図である。

【図３】アムスラー型試験機の平面図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ３ 回転圧縮要素 １０ ローラ １２ ベーン １８ オイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化珪素ウィスカーの集合プリフォームに
   アルミニウム基金属を含浸し、かつ、黒鉛を添加して形
   成したことを特徴とする圧縮機の摺動部材。
2. 【請求項２】炭化珪素ウィスカーの集合プリフォームに
   体積含有率２５〜４０％のアルミニウム基金属を含浸
   し、かつ、体積含有率０．１〜１０％の黒鉛を添加して
   形成したことを特徴とする圧縮機の摺動部材。
3. 【請求項３】炭化珪素ウィスカーの集合プリフォームに
   体積含有率２５〜４０％のアルミニウム基金属を含浸
   し、かつ、体積含有率０．４〜５％の黒鉛を添加して形
   成したことを特徴とする圧縮機の摺動部材。