JP2007255247A - Sliding member, compressor and refrigerating cycle device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable sliding member of a compressor having the high adhesion of molybdenum disulfide to a base material of a sliding part, the highly reliable and highly efficient compressor and a refrigerating cycle device. <P>SOLUTION: The sliding member can form a compound layer 152 by colliding a grain of the molybdenum disulfide with the sliding surface of the sliding part composed of a metallic material heated to 100 to 200 °C together with gas. This plays a role of a binder for enhancing the adhesive strength of the base material and a mixed layer 150 of solidly solving the molybdenum disulfide, and can prevent separation from the base material of the sliding part, and can improve abrasion resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に家庭用の電気冷凍冷蔵庫などに使用される圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a compressor mainly used in an electric refrigerator-freezer for home use.

近年、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を少なくする高効率の圧縮機の開発が進められている。   In recent years, development of highly efficient compressors that reduce the use of fossil fuels has been promoted from the viewpoint of global environmental protection.

従来の圧縮機用の摺動部材として摺動部表面に固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）を固溶させた混合層を形成させたものの記載がある（例えば特許文献１参照）。 As a conventional sliding member for a compressor, there is a description in which a mixed layer in which molybdenum disulfide (MoS ₂ ), which is a solid lubricant, is formed on the surface of a sliding portion is formed (see, for example, Patent Document 1).

以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。   The conventional compressor will be described below with reference to the drawings.

図１０は特許文献１に記載された従来技術の圧縮機の断面図、図１１は特許文献１に記載された従来技術の二硫化モリブデンを固溶させた混合層の断面を示すものである。図１０、図１１に示すように密閉容器１は底部にオイル２を貯留するとともに、固定子３、および回転子４からなる電動要素５とこれによって駆動される往復式の圧縮要素６を収容している。   FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional compressor described in Patent Document 1, and FIG. 11 is a cross-sectional view of a mixed layer in which molybdenum disulfide according to the prior art described in Patent Document 1 is dissolved. As shown in FIGS. 10 and 11, the hermetic container 1 stores oil 2 at the bottom, and houses an electric element 5 including a stator 3 and a rotor 4 and a reciprocating compression element 6 driven thereby. ing.

次に圧縮要素６の詳細を以下に説明する。   Next, details of the compression element 6 will be described below.

クランクシャフト７は回転子４を圧入固定した主軸部８および主軸部８に対し偏心して形成された偏心軸９からなり、給油ポンプ１０を設けている。シリンダーブロック１１は略円筒形のボアー１２からなる圧縮室１３を形成するとともに主軸部８を軸支する軸受部１４を設けている。   The crankshaft 7 includes a main shaft portion 8 in which the rotor 4 is press-fitted and fixed, and an eccentric shaft 9 formed eccentric to the main shaft portion 8, and an oil supply pump 10 is provided. The cylinder block 11 forms a compression chamber 13 composed of a substantially cylindrical bore 12 and is provided with a bearing portion 14 that supports the main shaft portion 8.

ボアー１２に遊嵌されたピストン１５は、ピストンピン１６を介して偏心軸９との間を連結手段であるコンロッド１７によって連結されている。ボアー１２の端面はバルブプレート１８で封止されている。   The piston 15 loosely fitted to the bore 12 is connected to the eccentric shaft 9 via a piston pin 16 by a connecting rod 17 that is a connecting means. The end face of the bore 12 is sealed with a valve plate 18.

ヘッド１９は高圧室を形成し、バルブプレート１８の反ボアー１２側に固定される。サクションチューブ２０は密閉容器１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス（図示せず）を密閉容器１内に導く。サクションマフラー２１は、バルブプレート１８とヘッド１９に挟持される。   The head 19 forms a high-pressure chamber and is fixed to the valve plate 18 on the side opposite to the bore 12. The suction tube 20 is fixed to the sealed container 1 and connected to the low pressure side (not shown) of the refrigeration cycle, and guides a refrigerant gas (not shown) into the sealed container 1. The suction muffler 21 is sandwiched between the valve plate 18 and the head 19.

クランクシャフト７の主軸部８と軸受部１４、ピストン１５とボアー１２、ピストンピン１６とコンロッド１７、クランクシャフト７の偏心軸９とコンロッド１７は相互に摺動部を形成する。そして、摺動部を構成する摺動部材はどちらか一方の摺動部表面には、二硫化モリブデンの粒をある速度以上で摺動部品の母材である金属の摺動面に衝突させることで固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）を固溶させた混合層を形成している。 The main shaft portion 8 and the bearing portion 14 of the crankshaft 7, the piston 15 and the bore 12, the piston pin 16 and the connecting rod 17, and the eccentric shaft 9 and the connecting rod 17 of the crankshaft 7 form a sliding portion. The sliding member that constitutes the sliding part has either one of the sliding part surfaces collided with molybdenum disulfide particles at a certain speed or higher against the sliding surface of the metal that is the base material of the sliding part. Thus, a mixed layer in which molybdenum disulfide (MoS ₂ ), which is a solid lubricant, is dissolved is formed.

以上のような構成において次に動作を説明する。商用電源（図示せず）から供給される電力は電動要素５に供給され、電動要素５の回転子４を回転させる。回転子４はクランクシャフト７を回転させ、偏心軸９の偏心運動が連結手段のコンロッド１７からピストンピン１６を介してピストン１５を駆動することでピストン１５はボアー１２内を往復運動し、サクションチューブ２０を通して密閉容器１内に導かれた冷媒ガスはサクションマフラー２１から吸入され、圧縮室１３内で連続して圧縮される。   Next, the operation of the above configuration will be described. Electric power supplied from a commercial power source (not shown) is supplied to the electric element 5 to rotate the rotor 4 of the electric element 5. The rotor 4 rotates the crankshaft 7, and the eccentric movement of the eccentric shaft 9 drives the piston 15 from the connecting rod 17 of the connecting means through the piston pin 16, whereby the piston 15 reciprocates in the bore 12, and the suction tube The refrigerant gas introduced into the sealed container 1 through 20 is sucked from the suction muffler 21 and continuously compressed in the compression chamber 13.

オイル２はクランクシャフト７の回転に伴い、給油ポンプ１０から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１５とボアー１２の間においてはシールを司る。   As the crankshaft 7 rotates, the oil 2 is supplied to each sliding portion from the oil supply pump 10, lubricates the sliding portion, and controls the seal between the piston 15 and the bore 12.

ここでピストン１５とボアー１２とは、漏れ損失を小さくするために非常に狭いクリアランスで遊嵌されている。その結果、ピストン１５とボアー１２の形状、精度のばらつきによっては部分的に相互接触を起こす部位が生ずることもある。   Here, the piston 15 and the bore 12 are loosely fitted with a very narrow clearance in order to reduce leakage loss. As a result, depending on the variations in the shape and accuracy of the piston 15 and the bore 12, there may be a part that causes mutual contact.

しかしながら二硫化モリブデンを固着させた混合層３３を摺動部品の摺動面に形成することで、ピストン１５が上死点ならびに下死点において速度０となり、ボアー１２との間で金属接触が生じた場合でもピストン１５の表面に形成した混合層３３中の二硫化モリブデンが持つ固体潤滑性により摩擦係数が低下し、摺動損失を低減することができる。また、摺動部の表面に微細くぼみ３４を設けることにより、圧縮時にラビリンスシールとして働き、漏れ損失を低減するとともに耐摩耗性を向上させることができる。
国際公開第２００４／０５５３７１号パンフレット However, by forming the mixed layer 33 on which molybdenum disulfide is fixed on the sliding surface of the sliding component, the piston 15 has a speed of 0 at the top dead center and the bottom dead center, and metal contact occurs with the bore 12. Even in this case, the friction coefficient is lowered by the solid lubricity of the molybdenum disulfide in the mixed layer 33 formed on the surface of the piston 15, and the sliding loss can be reduced. In addition, by providing the fine recess 34 on the surface of the sliding portion, it can function as a labyrinth seal during compression, reducing leakage loss and improving wear resistance.
International Publication No. 2004/055371 Pamphlet

しかしながら、上記従来の構成においては混合層３３の密着力が低く、摺動部の母材から剥離しやすいものがあった。   However, in the above-described conventional configuration, there is an adhesive layer 33 that has low adhesion and is easily peeled off from the base material of the sliding portion.

その原因を究明した結果、剥離しやすいものは混合層３３と母材との間に酸素、鉄、モリブデン、硫黄から形成される化合物層がほとんど形成されていないことが分かった。   As a result of investigating the cause, it was found that a compound layer formed of oxygen, iron, molybdenum, and sulfur was hardly formed between the mixed layer 33 and the base material that was easily peeled.

化合物層は、二硫化モリブデンの粒が母材である金属の摺動面に衝突する際に生じる熱エネルギーにより、母材表面並びに空気中の酸素が、母材並びに二硫化モリブデンの粒とともに反応して形成されるものと推定する。   In the compound layer, the surface of the base material and oxygen in the air react with the base material and the molybdenum disulfide grains by the thermal energy generated when the molybdenum disulfide grains collide with the sliding surface of the base metal. Presumably formed.

そしてこの化合物層が、混合層３３と母材とのバインダーの役割を果たすことで二硫化モリブデンが固溶した混合層３３と母材との密着力を高めているものと推定される。   The compound layer is presumed to increase the adhesion between the mixed layer 33 in which molybdenum disulfide is dissolved and the base material by acting as a binder between the mixed layer 33 and the base material.

すなわち、上記従来の構成において摩耗を生じたものは、混合層３３と母材との間に形成される化合物層がほとんど形成されていないため、その結果混合層３３と母材との密着力が低くなり、混合層３３の剥離が生じ耐摩耗性が低下したものと推定される。   That is, in the above-described conventional structure, the compound layer formed between the mixed layer 33 and the base material is hardly formed, and as a result, the adhesion between the mixed layer 33 and the base material is reduced. It is estimated that the wear resistance is lowered due to the lowering of the mixed layer 33.

ピストン１５、ボアー１２間において混合層３３の剥離が発生したものはクリアランスが大きくなり、圧縮した冷媒ガスがピストン１５とボアー１２のクリアランスから漏れ、効率も低下する可能性があった。   If the separation of the mixed layer 33 occurs between the piston 15 and the bore 12, the clearance increases, and the compressed refrigerant gas leaks from the clearance between the piston 15 and the bore 12, which may reduce the efficiency.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、摺動部の母材への二硫化モリブデンの密着性が高く、高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供すること、また高信頼性かつ高効率の圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a highly reliable sliding member of a compressor having high adhesion of molybdenum disulfide to the base material of the sliding portion and high reliability. It is another object of the present invention to provide a highly efficient compressor and refrigeration cycle apparatus.

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機の摺動部材は、二硫化モリブデンの粒を衝突させる際、摺動部品と二硫化モリブデンの粒の少なくとも一方が加熱されていることで、衝突時に発生する熱エネルギーに加熱されることによって得られる熱エネルギーが加わることで、反応エネルギーを大きくし、二硫化モリブデンと摺動部の母材との反応を促進することで、化合物層を形成しやすくするため、二硫化モリブデンが固溶した混合層と母材との密着力が高まり、摺動部の母材からの剥離を防ぐという作用を有する。   In order to solve the above-described conventional problems, the sliding member of the compressor according to the present invention is such that when the molybdenum disulfide particles collide, at least one of the sliding component and the molybdenum disulfide particles is heated. By adding the thermal energy obtained by heating to the thermal energy generated at the time of the collision, the reaction energy is increased, and the reaction between the molybdenum disulfide and the base material of the sliding part is promoted. In order to make it easy to form, the adhesion between the mixed layer in which molybdenum disulfide is dissolved and the base material is increased, thereby preventing the sliding portion from being peeled off from the base material.

本発明の圧縮機の摺動部材及び圧縮機及び冷凍サイクル装置は、母材と二硫化モリブデンが固溶した混合層の密着力が高まり母材から剥離しにくくなるため、高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供できるとともに、高信頼性かつ高効率の圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することができる。   The sliding member of the compressor, the compressor, and the refrigeration cycle apparatus of the present invention have a high reliability because the adhesion between the base material and the mixed layer in which molybdenum disulfide is dissolved is increased and it is difficult to separate from the base material. In addition, it is possible to provide a highly reliable and highly efficient compressor and refrigeration cycle apparatus.

請求項１に記載の発明は、金属材料からなる摺動部品の摺動面に二硫化モリブデンの粒を衝突させてこれを固溶させた混合層を形成した摺動部材であって、二硫化モリブデンの粒を衝突させる際、摺動部品と二硫化モリブデンの粒の少なくとも一方が加熱されているので、衝突時に発生する熱エネルギーに加熱されることによって得られる熱エネルギーが加わることで、反応エネルギーを大きくし、二硫化モリブデンと摺動部の母材との反応を促進することで、母材表面並びに空気中の酸素が、二硫化モリブデンと母材と反応してできる化合物層を形成しやすくし、化合物層が母材とのバインダーの役割を果たすことで、二硫化モリブデンが固溶した混合層と母材との密着力が高まり、摺動部の母材からの剥離を防ぐという作用を有するため、高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供することができる。   The invention according to claim 1 is a sliding member in which a mixed layer in which molybdenum disulfide particles collide with a sliding surface of a sliding part made of a metal material to form a mixed layer is formed. When the molybdenum particles collide, since at least one of the sliding parts and the molybdenum disulfide particles is heated, the thermal energy obtained by heating is added to the reaction energy and the reaction energy By enlarging and promoting the reaction between molybdenum disulfide and the base material of the sliding part, it is easy to form a compound layer formed by the reaction of oxygen on the surface of the base material and in the air with molybdenum disulfide and the base material. However, since the compound layer serves as a binder with the base material, the adhesion between the mixed layer in which molybdenum disulfide is dissolved and the base material is increased, and the sliding portion is prevented from peeling from the base material. To have It is possible to provide a sliding member highly reliable compressor.

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、摺動部品が１００〜２００℃に加熱されているものであり、加熱温度を１００〜２００℃にすることで、化合物層を安定して形成させるという作用を有するため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供することができる。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the sliding component is heated to 100 to 200 ° C, and the compound layer is stabilized by setting the heating temperature to 100 to 200 ° C. Therefore, in addition to the effect of the invention described in claim 1, it is possible to provide a highly reliable sliding member of the compressor.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、誘導加熱を用いて加熱したものであり、摺動部材を瞬間的、かつ、均一的に加熱することができるので、二硫化モリブデンの粒を衝突させる直前で加熱させることができるため、請求項２に記載の発明の効果に加えて、生産時に摺動部材の酸化時間を抑えているため、摺動部材が錆を生じにくく、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供することができる。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, which is heated by induction heating, and the sliding member can be instantaneously and uniformly heated. Since it can be heated immediately before the molybdenum particles collide, in addition to the effect of the invention of claim 2, since the oxidation time of the sliding member is suppressed during production, the sliding member is less prone to rust. In addition to the effect of the first aspect of the invention, it is possible to provide a highly reliable compressor sliding member.

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトに一体に形成され、他方が軸受部に一体に形成されたスラスト部と、主軸を回転自在に軸支する軸受部と、シリンダーを形成するシリンダーブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され前記ピストンに固定されたピストンピンと前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドを備えレシプロ型の圧縮要素を形成し、金属材料からなる摺動部品はクランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの少なくともいずれかひとつであるため、摺動部の母材への二硫化モリブデンの密着性が高いため、二硫化モリブデンが剥離しにくいという作用を有すると共に、二硫化モリブデンの固体潤滑作用を発揮することにより、摺動部の摩擦係数が低くなり、摺動損失を低減するという作用も有するため、特に、ピストン、ボアー間においては、クリアランスが大きくなることがなく、圧縮した冷媒ガスがピストンとボアーのクリアランスから漏れることがないため、高信頼性かつ高効率の往復式の圧縮要素を持つ圧縮機を提供することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the oil is stored in a sealed container and a compression element is accommodated, and the compression element includes a main shaft and an eccentric shaft. A crankshaft having one side, a thrust part formed integrally with the crankshaft and the other integrally formed with the bearing part, a bearing part rotatably supporting the main shaft, and a cylinder block forming a cylinder A reciprocating compression element comprising: a piston reciprocating in the cylinder; a piston pin disposed parallel to the eccentric shaft and fixed to the piston; and a connecting rod connecting the eccentric shaft and the piston; Sliding parts made of material are at least one of crankshaft, thrust part, cylinder block, piston, piston pin and connecting rod Therefore, molybdenum disulfide has high adhesiveness to the base material of the sliding part, so that molybdenum disulfide is difficult to peel off, and molybdenum disulfide exhibits a solid lubricating action, thereby enabling sliding. Since the friction coefficient of the moving part is reduced and the sliding loss is reduced, the clearance does not increase particularly between the piston and the bore, and the compressed refrigerant gas leaks from the clearance between the piston and the bore. Therefore, a compressor having a highly reliable and highly efficient reciprocating compression element can be provided.

請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は、偏心部を有するシャフトと、前記シャフトの回転中心に同心に圧縮室を形成するシリンダーと、前記偏心部に嵌装され、前記圧縮室内で転動するローラと、前記ローラに圧接されることで前記圧縮室内を高圧側と低圧側に仕切るベーンと、前記シリンダーの両側面を封止するとともに、前記シャフトを軸支する電動要素側の主軸受及び、反電動要素側の副軸受と、前記シャフトの一端に固定した給油スプリングと、前記給油スプリングを収納するとともに、一端を前記オイル中に開口した給油管を備えローリングピストン型の圧縮要素を形成し、金属材料からなる摺動部品はシャフト、シリンダー、ローラ、ベーン、主軸受、副軸受、給油スプリング、給油管の少なくともいずれかひとつであるため、摺動部の母材への二硫化モリブデンの密着性が高いため、二硫化モリブデンが剥離しにくいという作用を有すると共に、二硫化モリブデンの固体潤滑作用を発揮することにより、摺動部の摩擦係数が低くなり、摺動損失を低減するという作用を有するため、高信頼性かつ高効率の回転式の圧縮要素を持つ圧縮機を提供することができる。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the oil is stored in a sealed container and the compression element is accommodated, and the compression element has an eccentric portion. A shaft, a cylinder that forms a compression chamber concentrically with the rotation center of the shaft, a roller that is fitted in the eccentric portion and rolls in the compression chamber, and is pressed against the roller to be pressurized in the compression chamber A vane that divides into a low pressure side and a side surface of the cylinder are sealed, and a main bearing on the electric element side that supports the shaft and a sub bearing on the counter electric element side are fixed to one end of the shaft. The oil supply spring and the oil supply spring are housed, and an oil supply pipe having one end opened in the oil is provided to form a rolling piston type compression element. Cylinders, rollers, vanes, main bearings, sub-bearings, oil springs, and oil pipes, so that molybdenum disulfide adheres well to the base material of the sliding part. Highly reliable and highly efficient because it has the effect of being hard to peel off and has the effect of reducing the friction coefficient of the sliding part and reducing the sliding loss by exhibiting the solid lubricating action of molybdenum disulfide. A compressor having a rotary compression element can be provided.

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の圧縮機を備え、凝縮器と、ドライヤーと、キャピラリーと、蒸発器を有し、冷媒にＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒を用いることで、請求項４または５に記載の圧縮機が高信頼性かつ高効率であるため、高信頼性かつ高効率の冷凍サイクル装置を提供することができる。   The invention according to claim 6 includes the compressor according to claim 4 or 5, has a condenser, a dryer, a capillary, and an evaporator, and uses HFC refrigerant or HC refrigerant as a refrigerant. Since the compressor according to claim 4 or 5 is highly reliable and highly efficient, a highly reliable and highly efficient refrigeration cycle apparatus can be provided.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図及び冷凍サイクル装置図、図２は、図１におけるＡ部拡大図、図３は、図２におけるＢ部拡大図、図４は、本発明の実施の形態１における二硫化モリブデンの形成図、図５は、本発明の実施の形態１における摺動部品の温度と化合物層の膜厚の関係図、図６は、本発明の実施の形態１における摺動材を用いた圧縮機の特性図である。 (Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a compressor and a refrigeration cycle apparatus diagram according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. FIG. 5 is a diagram showing the formation of molybdenum disulfide in the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the temperature of the sliding component and the film thickness of the compound layer in the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a characteristic diagram of a compressor using the sliding material in the first embodiment.

図１、図２、図３において、密閉容器１０１内にはＲ６００ａまたはＲ１３４ａからなる冷媒ガス１０２を充填するとともに、底部にはオイル１０３を貯留し、固定子１０４、および回転子１０５からなる電動要素１０６と、これによって駆動される往復式の圧縮要素１０７を収容している。   1, 2, and 3, the hermetic container 101 is filled with the refrigerant gas 102 made of R600a or R134a, the oil 103 is stored in the bottom, and the electric element made of the stator 104 and the rotor 105. 106 and a reciprocating compression element 107 driven thereby are accommodated.

次に圧縮要素１０７の詳細を以下に説明する。   Next, details of the compression element 107 will be described below.

クランクシャフト１０８は回転子１０５を圧入固定した主軸１０９および主軸１０９に対し偏心して形成された偏心軸１１０からなり、下端にはオイル１０３に連通する給油ポンプ１１１を設けている。鋳鉄からなるシリンダーブロック１１２は略円筒形のボアー１１３と主軸１０９を軸支する軸受部１１４を形成している。   The crankshaft 108 includes a main shaft 109 in which the rotor 105 is press-fitted and fixed, and an eccentric shaft 110 formed eccentric to the main shaft 109. An oil supply pump 111 communicating with the oil 103 is provided at the lower end. A cylinder block 112 made of cast iron forms a substantially cylindrical bore 113 and a bearing portion 114 that supports the main shaft 109.

また、前記回転子１０５にはフランジ面１２０が形成され、軸受部１１４の上端面はスラスト部１２２になっている。フランジ面１２０と軸受部１１４のスラスト部１２２の間にはスラストワッシャ１２４が挿入されている。フランジ面１２０、スラスト部１２２及びスラストワッシャ１２４でスラスト軸受部１２６を構成している。   The rotor 105 is formed with a flange surface 120, and the upper end surface of the bearing portion 114 is a thrust portion 122. A thrust washer 124 is inserted between the flange surface 120 and the thrust portion 122 of the bearing portion 114. A thrust bearing portion 126 is configured by the flange surface 120, the thrust portion 122, and the thrust washer 124.

ある一定量のクリアランスを保ってボアー１１３に遊嵌されたピストン１３２は鋳鉄、または鉄系の焼結材といった鉄系の材料からなり、ボアー１１３とともに圧縮室１３４を形成し、ピストンピン１３７を介して連結手段であるコンロッド１３８によって偏心軸１１０と連結されている。ボアー１１３の端面はバルブプレート１３９で封止されている。   The piston 132 loosely fitted into the bore 113 while maintaining a certain amount of clearance is made of an iron-based material such as cast iron or an iron-based sintered material, forms a compression chamber 134 together with the bore 113, and is connected via a piston pin 137. The connecting shaft 138 is connected to the eccentric shaft 110. The end surface of the bore 113 is sealed with a valve plate 139.

ヘッド１４０は高圧室を形成し、バルブプレート１３９の反ボアー１１３側に固定される。サクションチューブ１４１は密閉容器１０１に固定されるとともに冷凍サイクルの蒸発器１４２側に接続され、冷媒ガス１０２を密閉容器１０１内に導く。サクションマフラー１４３は、バルブプレート１３９とヘッド１４０に挟持される。   The head 140 forms a high pressure chamber and is fixed to the side opposite to the bore 113 of the valve plate 139. The suction tube 141 is fixed to the sealed container 101 and connected to the evaporator 142 side of the refrigeration cycle, and guides the refrigerant gas 102 into the sealed container 101. The suction muffler 143 is sandwiched between the valve plate 139 and the head 140.

ピストン１３２とボアー１１３、主軸１０９と軸受部１１４、スラスト部１２２とスラストワッシャ１２４、ピストンピン１３７とコンロッド１３８、偏心軸１１０とコンロッド１３８は相互に摺動部を形成するとともにそれぞれの摺動部の少なくとも一方には母材の表面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層１５０を形成している。   The piston 132 and the bore 113, the main shaft 109 and the bearing portion 114, the thrust portion 122 and the thrust washer 124, the piston pin 137 and the connecting rod 138, and the eccentric shaft 110 and the connecting rod 138 form a sliding portion with each other and At least one of them is formed with a mixed layer 150 in which molybdenum disulfide is dissolved in the surface of the base material.

そしてピストン１３２とボアー１１３は漏れ損失を小さくするために非常に狭いクリアランス、例えば径で５μｍ〜１５μｍ程度のクリアランス寸法で遊嵌されている。   The piston 132 and the bore 113 are loosely fitted with a very narrow clearance, for example, a clearance of about 5 μm to 15 μm in diameter to reduce leakage loss.

ここではピストン１３２を例にとって詳しく述べることにする。   Here, the piston 132 will be described in detail as an example.

ピストン１３２とボアー１１３が相互に形成する摺動部のうち、ピストン１３２の摺動部表面、つまり母材である鉄系材料の表面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層１５０を形成している。より好ましくは、混合層１５０における二硫化モリブデンの最大濃度を５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下とすることである。   Among the sliding portions formed by the piston 132 and the bore 113, a mixed layer 150 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the surface of the sliding portion of the piston 132, that is, the surface of the iron-based material that is the base material. ing. More preferably, the maximum concentration of molybdenum disulfide in the mixed layer 150 is 5 wt% or more and 50 wt% or less.

ここで、図４を用いて、二硫化モリブデンを固溶させた混合層１５０を形成する方法を説明する。本発明の実施の形態１においては、ドライエアー等の気体と共に二硫化モリブデンの粒を所定の速度以上で、加熱された摺動部品の母材である金属の摺動面に衝突させる方法を用いている。   Here, a method of forming the mixed layer 150 in which molybdenum disulfide is dissolved is described with reference to FIG. In the first embodiment of the present invention, a method is used in which molybdenum disulfide grains are collided with a gas sliding surface of a metal that is a base material of a heated sliding component at a predetermined speed or more together with a gas such as dry air. ing.

具体的には、誘導加熱を用いて摺動部品を瞬間的、かつ、均一的に１５０℃程度に加熱したものを使用している。   Specifically, a sliding component is used that is heated to about 150 ° C. instantaneously and uniformly using induction heating.

この方法によって、衝突時に発生する熱エネルギーに加熱されることによって得られる熱エネルギーが加わることで、反応エネルギーが大きくなり、二硫化モリブデンと摺動部の母材との反応が促進されることで、母材表面並びに空気中の酸素が、二硫化モリブデンと母材と結合して、混合層１５０と母材の間に酸素、鉄、モリブデン、硫黄から成る化合物層１５２が形成される。   By this method, the heat energy obtained by heating is added to the heat energy generated at the time of collision, thereby increasing the reaction energy and promoting the reaction between molybdenum disulfide and the base material of the sliding part. Then, oxygen in the surface of the base material and air is combined with molybdenum disulfide and the base material, so that a compound layer 152 made of oxygen, iron, molybdenum, and sulfur is formed between the mixed layer 150 and the base material.

こうして形成された化合物層１５２が母材とのバインダーの役割を果たすことで、二硫化モリブデンが固溶した混合層１５０と母材との密着力を安定して高めることができ、その結果、極めて密着力の強い混合層１５０を形成することができたものと推定する。   The compound layer 152 thus formed serves as a binder with the base material, whereby the adhesion between the mixed layer 150 in which molybdenum disulfide is dissolved and the base material can be stably increased. It is presumed that the mixed layer 150 having strong adhesion could be formed.

なお、本実施の形態においては摺動部品を加熱したが、摺動部品の代りに二硫化モリブデンの粒を加熱し、加熱されたドライエアー等の気体と共に所定の速度以上で、摺動部品の母材である金属の摺動面に衝突させても同様な効果を得ることができ、また摺動部品、ドライエアー等の気体、二硫化モリブデンの粒の全てを加熱しても良い。   In this embodiment, the sliding component is heated, but instead of the sliding component, the molybdenum disulfide particles are heated, and the sliding component is heated at a predetermined speed or more together with the heated gas such as dry air. The same effect can be obtained by colliding with a metal sliding surface as a base material, and all of the sliding parts, gas such as dry air, and molybdenum disulfide particles may be heated.

圧縮機１６０は、ディスチャージチューブ１６２及びサクションチューブ１４１を通して、凝縮器１６４、ドライヤー１６６、キャピラリー１６８、蒸発器１４２と図１の如く順次接続されて、周知の冷凍サイクルを構成している。   The compressor 160 is sequentially connected to a condenser 164, a dryer 166, a capillary 168, and an evaporator 142 through a discharge tube 162 and a suction tube 141, as shown in FIG. 1, and constitutes a known refrigeration cycle.

以上のように構成された圧縮機１６０及び冷凍サイクル装置について、以下その動作を説明する。   The operation of the compressor 160 and the refrigeration cycle apparatus configured as described above will be described below.

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を駆動することでピストン１３２はボアー１１３内を往復運動し、サクションチューブ１８０を通して密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガス１０２はサクションマフラー１４３から吸入され、圧縮室１３４内で圧縮される。   Electric power supplied from a commercial power source (not shown) is supplied to the electric element 106 to rotate the rotor 105 of the electric element 106. The rotor 105 rotates the crankshaft 108, and the eccentric movement of the eccentric shaft 110 drives the piston 132 from the connecting rod 138 of the connecting means through the piston pin 137, whereby the piston 132 reciprocates in the bore 113, and the suction tube The refrigerant gas 102 introduced into the sealed container 101 through 180 is sucked from the suction muffler 143 and compressed in the compression chamber 134.

オイル１０３はクランクシャフト１０８の回転に伴い、給油ポンプ１１１から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１３２とボアー１１３の間においてはシールを司る。   As the crankshaft 108 rotates, the oil 103 is supplied to each sliding portion from the oil supply pump 111, lubricates the sliding portion, and controls the seal between the piston 132 and the bore 113.

圧縮室１３４内で圧縮された冷媒ガス１０２はディスチャージチューブ１６２から凝縮器１６４へと流れ放熱されて液化する。その後、ドライヤー１６６で水分をトラッピングされた後キャピラリー１６８で減圧され蒸発器１４２で蒸発し周囲の熱を奪うことで冷却し、再びサクションチューブ１４１から圧縮機１６０へと戻ってくるといった周知の冷凍サイクルの動作を行う。   The refrigerant gas 102 compressed in the compression chamber 134 flows from the discharge tube 162 to the condenser 164 and is radiated to be liquefied. Thereafter, the moisture is trapped by the dryer 166, then the pressure is reduced by the capillary 168, evaporated by the evaporator 142, cooled by taking away the surrounding heat, and then returned to the compressor 160 from the suction tube 141 again. Perform the operation.

ピストン１３２がボアー１１３内で往復圧縮運動をする際、ピストン１３２とボアー１１３のクリアランスが非常に狭いため、ピストン１３２とボアー１１３の形状、精度のばらつきによっては部分的に相互接触を起こす部位が生ずることもある。こういった場合には、二硫化モリブデンの母材への密着性が高いと二硫化モリブデンが剥離することなく、二硫化モリブデンの組織が稠密六方晶で、分子の大きさが約６×１０^−４μｍと小さくことから低い摩擦係数でへき開することにより、摺動部の摩擦係数が低くなり、摺動損失が低下するため、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することができる。 When the piston 132 reciprocates and compresses within the bore 113, the clearance between the piston 132 and the bore 113 is very narrow. Therefore, depending on variations in the shape and accuracy of the piston 132 and the bore 113, a part that causes mutual contact occurs. Sometimes. In such a case, if the adhesiveness of molybdenum disulfide to the base material is high, the molybdenum disulfide does not peel off, the structure of molybdenum disulfide is a dense hexagonal crystal, and the molecular size is about 6 × 10 ^−. Cleaving with a low coefficient of friction due to being as small as ⁴ μm lowers the coefficient of friction of the sliding portion and reduces the sliding loss, so that a highly reliable and highly efficient compressor can be provided.

また、二硫化モリブデンが剥離しないため、摩耗が発生しにくいので、ピストン１３２とボアー１１３のクリアランスが大きくなりにくく、圧縮した冷媒ガス１０２がピストン１３２とボアー１１３のクリアランスから漏れることがないため、高効率の圧縮機を提供することができる。   In addition, since molybdenum disulfide does not peel off, wear does not easily occur. Therefore, the clearance between the piston 132 and the bore 113 is not easily increased, and the compressed refrigerant gas 102 does not leak from the clearance between the piston 132 and the bore 113. An efficient compressor can be provided.

次に密着力を高める化合物層の生成についての検討結果として、摺動部品の温度と化合物層１５２の膜厚の関係を図５に示す。横軸に摺動部品の温度、縦軸に化合物層１５２の膜厚を示す。図５より、温度１００℃以上で膜厚がほぼ１０ｎｍになり、２００℃以上でほぼ一定値を示すことが予測される。このことから温度１００℃以上で安定した膜厚の化合物層１５２が得られ、母材の密着力が確保できることが判る。   Next, FIG. 5 shows the relationship between the temperature of the sliding component and the film thickness of the compound layer 152 as a result of the study on the generation of the compound layer that increases the adhesion. The horizontal axis shows the temperature of the sliding component, and the vertical axis shows the film thickness of the compound layer 152. From FIG. 5, it is predicted that the film thickness becomes approximately 10 nm at a temperature of 100 ° C. or higher and shows a substantially constant value at 200 ° C. or higher. From this, it can be seen that the compound layer 152 having a stable film thickness at a temperature of 100 ° C. or higher can be obtained, and the adhesion of the base material can be secured.

ここで、摺動部品の温度を２００℃以上に上げても化合物層１５２の膜厚がほぼ一定となるのは、二硫化モリブデンが摺動部品の母材へ衝突する際に発生する熱エネルギーに加熱されることによって得られる熱エネルギーが加わることで得られる反応エネルギーが、本条件での熱エネルギー下におけるモリブデン、硫黄、鉄への酸素の固溶限界に近くなっていることによるものと考えられる。よって、摺動部材を高い温度に上げると、摺動部材自体が酸化反応を起こし、錆を生じる可能性があるため、摺動部品の温度の上限を２００℃とした。   Here, even if the temperature of the sliding component is raised to 200 ° C. or higher, the film thickness of the compound layer 152 is substantially constant because the thermal energy generated when molybdenum disulfide collides with the base material of the sliding component. It is thought that the reaction energy obtained by adding the heat energy obtained by heating is close to the solid solution limit of oxygen in molybdenum, sulfur, and iron under the heat energy under these conditions. . Therefore, when the sliding member is raised to a high temperature, the sliding member itself may undergo an oxidation reaction and may cause rust, so the upper limit of the temperature of the sliding component is set to 200 ° C.

ここで、参考として、本発明の実施の形態１における摺動材を用いた圧縮機の特性と従来例の圧縮機の特性を比べたものを図６に示す。二硫化モリブデンを用いた摺動材は、どちらもピストンに使用しており、ピストンとボアーのクリアランスは同一にして組立てを行っている。図６より、実施例１に示す圧縮機１６０の効率が従来例の圧縮機に比べ明らかに安定して高いことが判る。   Here, as a reference, FIG. 6 shows a comparison between the characteristics of the compressor using the sliding material in Embodiment 1 of the present invention and the characteristics of the conventional compressor. Both sliding materials using molybdenum disulfide are used for pistons, and the clearance between the piston and bore is the same. From FIG. 6, it can be seen that the efficiency of the compressor 160 shown in the first embodiment is clearly and stably higher than that of the conventional compressor.

次に、ピストン１３２が上死点ならびに下死点に位置したときには速度が０ｍ／ｓとなり理論的に油圧が発生せず油膜が形成されなくなるため、この上死点ならびに下死点において金属接触が生じることが多い。   Next, when the piston 132 is positioned at the top dead center and the bottom dead center, the speed becomes 0 m / s, and no oil pressure is theoretically generated, so that no oil film is formed. Often occurs.

また、圧縮機１６０においては、ピストン１３２が上死点付近にあるときは、ピストン１３２が圧縮された高圧冷媒により大きな圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重はピストンピン１３７、コンロッド１３８を介してクランクシャフト１０８に伝わり、クランクシャフト１０８が反ピストン１３２方向へ押され、傾斜する。この傾斜はボアー１１３の中でピストン１３２を傾斜させる力となり、その結果ピストン１３２のトップ面側の上端と反トップ面側の下端にボアー１１３とのこじりが発生する。そしてこのこじりによってピストン１３２がボアー１１３と接触し摩耗が生ずる。   Further, in the compressor 160, when the piston 132 is in the vicinity of the top dead center, a large compression load is received by the high-pressure refrigerant in which the piston 132 is compressed. This compressive load is transmitted to the crankshaft 108 via the piston pin 137 and the connecting rod 138, and the crankshaft 108 is pushed in the direction of the anti-piston 132 and tilts. This inclination becomes a force for inclining the piston 132 in the bore 113. As a result, the upper end of the piston 132 on the top surface side and the lower end on the side opposite to the top surface are twisted with the bore 113. This twisting causes the piston 132 to come into contact with the bore 113 to cause wear.

特に本実施の形態１に示す片持ち軸受の圧縮機の場合は、クランクシャフト１０８の傾斜が大きくなるため、このこじりが顕著に表れる。その結果、二硫化モリブデンの混合層１５０が剥離しやすくなることがある。   In particular, in the case of the cantilever bearing compressor shown in the first embodiment, since the inclination of the crankshaft 108 becomes large, this twisting appears remarkably. As a result, the molybdenum disulfide mixed layer 150 may be easily peeled off.

しかしながら、本実施の形態１においては混合層１５０の二硫化モリブデンが化合物層１５２により母材との密着性が高いため、二硫化モリブデンが剥離しにくいので、二硫化モリブデンの組織が稠密六方晶で、分子の大きさが約６×１０^−４μｍと小さくことから低い摩擦係数でへき開することにより、摺動部の摩擦係数が低くなり、摺動損失が低下するため、高信頼性の圧縮機１６０を提供することができる。 However, in Embodiment 1, since molybdenum disulfide in the mixed layer 150 has high adhesion to the base material due to the compound layer 152, molybdenum disulfide is difficult to peel off, so the structure of molybdenum disulfide is a dense hexagonal crystal. Since the molecular size is as small as about 6 × 10 ⁻⁴ μm, cleavage with a low coefficient of friction lowers the coefficient of friction of the sliding part and reduces the sliding loss. Therefore, a highly reliable compressor 160 can be provided.

また、混合層１５０における二硫化モリブデンの最大濃度を５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下とすることで、二硫化モリブデンの自己潤滑性が安定し摩擦係数がさらに低下するため、さらに高信頼性かつ高効率の圧縮機１６０を提供することができる。   Further, by setting the maximum concentration of molybdenum disulfide in the mixed layer 150 to 5 wt% or more and 20 wt% or less, the self-lubricating property of molybdenum disulfide is stabilized and the friction coefficient is further reduced, so that the reliability and efficiency can be further improved. A compressor 160 can be provided.

なお、本発明の実施の形態１においては、一定速度の圧縮機１６０についてのべたが、インバーター化に伴い圧縮機１６０の低速化が進む中、特に２０Ｈｚを切るような超低速運転に於いてはさらに流体潤滑を成立させにくくなり、金属接触を起こし易くなるので、本発明の効果がより顕著になる。   In the first embodiment of the present invention, the compressor 160 having a constant speed has been described. However, while the speed of the compressor 160 is decreasing as the inverter is changed, particularly in an ultra-low speed operation of less than 20 Hz. Furthermore, it becomes difficult to establish fluid lubrication and it is easy to make metal contact, so the effect of the present invention becomes more remarkable.

なお、本発明の実施の形態１においてはピストン１３２の摺動部表面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層１５０を形成させたが、ボアー１１３、並びにピストン１３２とボアー１１３の双方に施してもよく、更に高い耐摩耗性が得られる。   In Embodiment 1 of the present invention, the mixed layer 150 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the surface of the sliding portion of the piston 132. However, the mixed layer 150 is applied to both the bore 113 and both the piston 132 and the bore 113. And higher wear resistance can be obtained.

また本発明の実施の形態１においては、ピストン１３２の摺動部表面に二硫化モリブデンを固溶させた混合層１５０を形成させたものを例にとって詳しく述べたが、相互に摺動部を形成しているクランクシャフト１０８の主軸１０９と軸受部１１４、回転子１０５のフランジ面１２０とスラストワッシャ１２４、軸受部１１４の上端面のスラスト部１２２とスラストワッシャ１２４、ピストンピン１３７とコンロッド１３８、偏心軸１１０とコンロッド１３８の摺動部においても、相当の作用効果が得られるものである。   Further, in the first embodiment of the present invention, the example in which the mixed layer 150 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the surface of the sliding portion of the piston 132 is described in detail, but the sliding portion is formed mutually. The main shaft 109 and the bearing portion 114 of the crankshaft 108, the flange surface 120 and the thrust washer 124 of the rotor 105, the thrust portion 122 and the thrust washer 124 on the upper end surface of the bearing portion 114, the piston pin 137 and the connecting rod 138, and the eccentric shaft Even in the sliding portion between 110 and the connecting rod 138, a considerable effect can be obtained.

さらに、本発明の実施の形態１においては、スラスト軸受部１２６をフランジ面１２０、スラスト部１２２及びスラストワッシャ１２４にて構成したものを例にとって説明したが、クランクシャフト１０８の主軸１０９と偏心軸１１０との間のフランジ部１７０の反偏心軸１１０側に設けられたクランクシャフト１０８のスラスト面１７２と軸受部１１４のスラスト部１２２でスラスト軸受を構成した場合においても、相当の作用効果が得られる。   Further, in the first embodiment of the present invention, the thrust bearing portion 126 is configured by the flange surface 120, the thrust portion 122, and the thrust washer 124. However, the main shaft 109 and the eccentric shaft 110 of the crankshaft 108 are described. Even when a thrust bearing is constituted by the thrust surface 172 of the crankshaft 108 provided on the side opposite to the eccentric shaft 110 of the flange portion 170 and the thrust portion 122 of the bearing portion 114, a considerable effect can be obtained.

さらに、また、圧縮機１６０が、高信頼性かつ高効率のものであるため、冷凍システム装置も必然的に高信頼性、高効率のものを提供することが出来る。   Furthermore, since the compressor 160 has high reliability and high efficiency, the refrigeration system apparatus can inevitably provide high reliability and high efficiency.

以上のように本実施の形態によれば高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供できるとともに、高信頼性かつ高効率の圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, a highly reliable compressor sliding member can be provided, and a highly reliable and highly efficient compressor and refrigeration cycle apparatus can be provided.

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における圧縮機の断面図及び冷凍サイクル装置図、図８は、図７のＣ−Ｄ線断面図、図９は図８のＥ部拡大図である。 (Embodiment 2)
7 is a cross-sectional view of a compressor and a refrigeration cycle apparatus diagram according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line CD of FIG. 7, and FIG. 9 is an enlarged view of a portion E of FIG.

図７、図８、図９において、密閉容器２０１には固定子２０２と回転子２０３からなる電動要素２０４と、電動要素２０４によって駆動されるローリングピストン型の圧縮要素２０５がオイル２０６とともに収納されている。   7, 8, and 9, an airtight container 201 stores an electric element 204 including a stator 202 and a rotor 203, and a rolling piston type compression element 205 driven by the electric element 204 together with oil 206. Yes.

圧縮要素２０５は偏心部２０７、主軸部２０８、副軸部２０９を有するシャフト２１０と、圧縮室２１１を形成するシリンダー２１２と、シリンダー２１２の両端面を封止するとともに各々主軸部２０８と副軸部２０９を軸支する主軸受２１３と副軸受２１４と、偏心部２０７に遊嵌され圧縮室２１１内を転動するローラ２１５と、ローラ２１５に挿圧され、圧縮室２１１を高圧側と低圧側に仕切る板状のベーン２１６とを備えており、主軸部２０８には回転子２０３が固定されている。   The compression element 205 includes a shaft 210 having an eccentric portion 207, a main shaft portion 208, and a sub shaft portion 209, a cylinder 212 that forms a compression chamber 211, and both ends of the cylinder 212 are sealed and the main shaft portion 208 and the sub shaft portion are respectively sealed. A main bearing 213 and a sub-bearing 214 that support the shaft 209, a roller 215 that is loosely fitted in the eccentric portion 207 and rolls in the compression chamber 211, is inserted into the roller 215, and the compression chamber 211 is moved to the high pressure side and the low pressure side. A partition plate-like vane 216 is provided, and a rotor 203 is fixed to the main shaft portion 208.

副軸受２１４に固定されたオイルポンプ２１７は給油管２２０と給油管２２０に遊嵌された給油スプリング２２２によって構成され、オイル２０６に連通し、偏心部２０７とローラ２１５、主軸部２０８と主軸受２１３、副軸部２０９と副軸受２１４が各々形成する摺動部への給油を司る。   The oil pump 217 fixed to the sub-bearing 214 includes an oil supply pipe 220 and an oil supply spring 222 that is loosely fitted to the oil supply pipe 220, communicates with the oil 206, and has an eccentric part 207, a roller 215, a main shaft part 208, and a main bearing 213. The oil supply to the sliding portions formed by the auxiliary shaft portion 209 and the auxiliary bearing 214 is performed.

そして、シャフト２１０の偏心部２０７、主軸部２０８、副軸部２０９の摺動部表面に、母材である鉄系材料の表面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層２２４を形成している。より好ましくは、混合層２２４における二硫化モリブデンの最大濃度を５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下とすることである。   Then, a mixed layer 224 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the surface of the iron-based material that is the base material on the sliding surface of the eccentric portion 207, the main shaft portion 208, and the auxiliary shaft portion 209 of the shaft 210. Yes. More preferably, the maximum concentration of molybdenum disulfide in the mixed layer 224 is 5 wt% or more and 50 wt% or less.

ここで、図４を用いて、二硫化モリブデンを固溶させた混合層２２４を形成する方法を説明する。本発明の実施の形態１においては、ドライエアー等の気体と共に二硫化モリブデンの粒を所定の速度以上で、加熱された摺動部品の母材である金属の摺動面に衝突させる方法を用いている。   Here, a method for forming the mixed layer 224 in which molybdenum disulfide is dissolved is described with reference to FIGS. In the first embodiment of the present invention, a method is used in which molybdenum disulfide grains are collided with a gas sliding surface of a metal that is a base material of a heated sliding component at a predetermined speed or more together with a gas such as dry air. ing.

具体的には、誘導加熱を用いて摺動部品を瞬間的、かつ、均一的に１５０℃程度に加熱したものを使用している。   Specifically, a sliding component is used that is heated to about 150 ° C. instantaneously and uniformly using induction heating.

この方法によって、衝突時に発生する熱エネルギーに加熱されることによって得られる熱エネルギーが加わることで、反応エネルギーを大きくし、二硫化モリブデンと摺動部の母材との反応を促進することで、母材表面並びに空気中の酸素が、二硫化モリブデンと母材と結合して、混合層２２４と母材の間に酸素、鉄、モリブデン、硫黄から成る化合物層２２６を形成する。この際、化合物層２２６が母材とのバインダーの役割を果たすことで、二硫化モリブデンが固溶した混合層２２４と母材との密着力を安定して高めることができ、その結果、極めて密着力の強い混合層２２４を形成することができたものと推定する。   By adding thermal energy obtained by heating to the thermal energy generated at the time of collision by this method, the reaction energy is increased, and by promoting the reaction between molybdenum disulfide and the base material of the sliding part, Oxygen in the surface of the base material and air is combined with molybdenum disulfide and the base material to form a compound layer 226 made of oxygen, iron, molybdenum, and sulfur between the mixed layer 224 and the base material. At this time, the compound layer 226 serves as a binder with the base material, so that the adhesion between the mixed layer 224 in which molybdenum disulfide is dissolved and the base material can be stably increased. It is presumed that the strong mixed layer 224 could be formed.

なお、本実施の形態においては摺動部品を加熱する方法を用いたが、摺動部品の代りに二硫化モリブデンの粒を加熱し、加熱されたドライエアー等の気体と共に所定の速度以上で、摺動部品の母材である金属の摺動面に衝突させても同様な効果を得ることができ、また摺動部品、ドライエアー等の気体、二硫化モリブデンの粒の全てを加熱しても良い。   In this embodiment, the method of heating the sliding component is used, but instead of the sliding component, the molybdenum disulfide particles are heated, and with a gas such as heated dry air at a predetermined speed or more, The same effect can be obtained even if it collides with the sliding surface of the metal that is the base material of the sliding part, and even if the sliding part, gas such as dry air, and all the particles of molybdenum disulfide are heated. good.

圧縮機２７５は、ディスチャーチチューブ２７７及びサクションチューブ２８０を通して、凝縮器２８２、ドライヤー２８４、キャピラリー２８６、蒸発器２８８と図８の如く順次接続されて、周知の冷凍サイクルを構成している。   The compressor 275 is sequentially connected to the condenser 282, the dryer 284, the capillary 286, and the evaporator 288 through the discharge tube 277 and the suction tube 280 as shown in FIG. 8, and constitutes a known refrigeration cycle.

以上のように構成された圧縮機２７５及び冷凍システム装置について、以下その動作を説明する。   The operation of the compressor 275 and the refrigeration system apparatus configured as described above will be described below.

回転子２０３の回転に伴ってシャフト２１０は回転し、偏心部２０７に遊嵌されたローラ２１５が圧縮室２１１内を転動することで、圧縮室２１１の高圧側と低圧側の部屋は連続的に容積変化をし、これに伴って冷媒ガス２９０は連続して圧縮される。さらに圧縮された冷媒ガス２９０は密閉容器２０１内に吐出され、密閉容器２０１内が高圧雰囲気となる。また、密閉容器２０１内が高圧であることからベーン２１６に密閉容器２０１内の雰囲気圧力が背圧として働き、ローラ２１５の外周表面にベーン２１６の先端を押しつけている。   As the rotor 203 rotates, the shaft 210 rotates, and the roller 215 loosely fitted to the eccentric portion 207 rolls in the compression chamber 211, so that the high-pressure side and the low-pressure side chamber of the compression chamber 211 are continuous. Thus, the refrigerant gas 290 is continuously compressed. Further, the compressed refrigerant gas 290 is discharged into the sealed container 201, and the inside of the sealed container 201 becomes a high-pressure atmosphere. Further, since the inside of the sealed container 201 is at a high pressure, the atmospheric pressure in the sealed container 201 acts on the vane 216 as a back pressure, and the tip of the vane 216 is pressed against the outer peripheral surface of the roller 215.

また、シャフト２１０の回転に伴って給油管２２０に遊嵌された給油スプリング２２２はオイル２０６を連続的に各摺動部へ給油する。   Further, the oil supply spring 222 loosely fitted in the oil supply pipe 220 with the rotation of the shaft 210 continuously supplies the oil 206 to each sliding portion.

圧縮室２１１内で圧縮された冷媒ガス２９０はディスチャージチューブ２７７から凝縮器２８２へと流れ放熱されて液化する。その後、ドライヤー２８４で水分をトラッピングされた後キャピラリー２８６で減圧され蒸発器２８８で蒸発し周囲の熱を奪うことで冷却し、再びサクションチューブ２８０から圧縮機２７５へと戻ってくるといった周知の冷凍サイクルの動作を行う。   The refrigerant gas 290 compressed in the compression chamber 211 flows from the discharge tube 277 to the condenser 282 and is radiated and liquefied. Thereafter, the moisture is trapped by the dryer 284, the pressure is reduced by the capillary 286, the vapor is evaporated by the evaporator 288, the surrounding heat is cooled to cool, and the refrigerant is returned from the suction tube 280 to the compressor 275 again. Perform the operation.

ここで、特に、ローリングピストン型の圧縮機では、ローラ２１５が偏心部２０７に回転自在に遊嵌されていることから、ローラ２１５と偏心部２０７間の相対速度は主軸部２０８と主軸受２１３、副軸部２０９と副軸受２１４間の相対速度に比較して小さくなる。このことは軸受半径Ｒと半径すきまＣと速度Ｎとオイル粘度μと面圧Ｐから求められるジャーナル軸受の特性を示すゾンマーフェルト数Ｓ（数１）が小さくなることであり、摺動潤滑上金属接触が発生しやすい不利な条件である。   Here, in particular, in the rolling piston type compressor, since the roller 215 is loosely fitted to the eccentric part 207, the relative speed between the roller 215 and the eccentric part 207 is the main shaft part 208, the main bearing 213, The relative speed between the auxiliary shaft portion 209 and the auxiliary bearing 214 becomes smaller. This means that the Sommerfeld number S (Equation 1) indicating the characteristics of the journal bearing obtained from the bearing radius R, the radial clearance C, the speed N, the oil viscosity μ, and the surface pressure P is reduced. This is a disadvantageous condition in which metal contact is likely to occur.

Ｓ＝μ×Ｎ／Ｐ×（Ｒ／Ｃ）^２ …（数１）
さらにローリングピストン型の圧縮機は一般に密閉容器２０１内が凝縮圧力となるため、内圧が高く、オイル２０６の冷媒が溶け込みやすい。このことはオイルの粘度を低下させることであり、上述したジャーナル軸受の特性を示すゾンマーフェルト数Ｓ（数１）が小さくなることであり、摺動潤滑上不利な条件である。 S = μ × N / P × (R / C) ² (Equation 1)
Further, in a rolling piston type compressor, since the inside of the sealed container 201 generally has a condensation pressure, the internal pressure is high and the refrigerant of the oil 206 is likely to be melted. This is to reduce the viscosity of the oil, to reduce the Sommerfeld number S (Equation 1) indicating the characteristics of the journal bearing described above, which is a disadvantageous condition for sliding lubrication.

しかしながら、このような際、シャフト２１０の偏心部２０７、主軸部２０８、副軸部２０９の摺動部表面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層２２４を形成させることで、ゾンマーフェルト数Ｓ（数１）が小さくなる摺動潤滑上不利な条件下においても、二硫化モリブデンが化合物層２２６により母材との密着性が高いため、二硫化モリブデンが剥離しにくいので、二硫化モリブデンの組織が稠密六方晶で、分子の大きさが約６×１０^−４μｍと小さくことから低い摩擦係数でへき開することにより、摺動部の摩擦係数が低くなり、摺動損失が低下するため、高信頼性の圧縮機２７５を提供することができる。 However, in such a case, the mixed layer 224 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the surface of the sliding portion of the eccentric portion 207, the main shaft portion 208, and the auxiliary shaft portion 209 of the shaft 210, so that the Sommerfeld number is increased. Even under disadvantageous conditions for sliding lubrication where S (Equation 1) is small, molybdenum disulfide has high adhesion to the base material due to the compound layer 226, so that molybdenum disulfide is difficult to peel off. Since the structure is a dense hexagonal crystal and the molecular size is as small as about 6 × 10 ⁻⁴ μm, cleaving with a low coefficient of friction reduces the friction coefficient of the sliding part and reduces the sliding loss. A highly reliable compressor 275 can be provided.

また、混合層２２４における二硫化モリブデンの最大濃度を５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下とすることで、二硫化モリブデンの自己潤滑性が安定し摩擦係数がさらに低下するため、さらに高信頼性かつ高効率の圧縮機２７５を提供することができる。   In addition, by setting the maximum concentration of molybdenum disulfide in the mixed layer 224 to 5 wt% or more and 20 wt% or less, the self-lubricating property of molybdenum disulfide is stabilized and the friction coefficient is further reduced, so that the reliability and efficiency can be further improved. A compressor 275 can be provided.

なお、本発明の実施の形態２においては、偏心部２０７、主軸部２０８、副軸部２０９の摺動面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層２２４を形成させたが、ローラ２１５の内周表面、主軸受２１３、副軸受２１４並びに、偏心部２０７とローラ２１５の内周表面の双方、主軸部２０８と主軸受２１３の双方、副軸部２０９と副軸受２１４の双方に施してもよく、相当の作用効果が得られる。   In the second embodiment of the present invention, the mixed layer 224 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the sliding surfaces of the eccentric portion 207, the main shaft portion 208, and the auxiliary shaft portion 209. The inner peripheral surface, the main bearing 213, the auxiliary bearing 214, both the eccentric portion 207 and the inner peripheral surface of the roller 215, both the main shaft portion 208 and the main bearing 213, and both the auxiliary shaft portion 209 and the auxiliary bearing 214 may be applied. Well, a considerable effect can be obtained.

さらに、相互に摺動部を形成しているローラ２１５とベーン２１６、主軸受２０８とベーン２１６、副軸受２０９とベーン２１６、主軸受２０８とローラ２１５、副軸受２０９とローラ２１５、シリンダー２１２とベーン２１６、シリンダー２１２とローラ２１５、及び給油管と給油スプリングの摺動部表面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層２２４を形成させた場合においても、相当の作用効果が得られる。   Further, the rollers 215 and vanes 216, the main bearing 208 and the vane 216, the auxiliary bearing 209 and the vane 216, the main bearing 208 and the roller 215, the auxiliary bearing 209 and the roller 215, the cylinder 212 and the vane, which form sliding portions with each other, are formed. Even when the mixed layer 224 in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the surfaces of the sliding portions of the cylinder 216, the cylinder 212 and the roller 215, and the oil supply pipe and the oil supply spring, considerable effects can be obtained.

以上、本発明の実施の形態２においては、一定速度の圧縮機２７５についてのべたが、インバーター化に伴い圧縮機２７５の低速化が進む中、特に２０Ｈｚを切るような超低速運転に於いてはさらに異常摩耗の課題が大きくなり、本発明の効果がより顕著になる。   As described above, in the second embodiment of the present invention, the compressor 275 having a constant speed has been described. However, as the speed of the compressor 275 is reduced along with the inverter, particularly in an ultra-low speed operation of less than 20 Hz. Furthermore, the problem of abnormal wear increases and the effects of the present invention become more prominent.

さらに、また、圧縮機２７５が、高信頼性かつ高効率のものであるため、冷凍システム装置も必然的に高信頼性、高効率のものを提供することが出来る。   Furthermore, since the compressor 275 has high reliability and high efficiency, the refrigeration system apparatus can inevitably provide high reliability and high efficiency.

以上のように本実施の形態によれば高信頼性の圧縮機の摺動部材を提供できるとともに、高信頼性かつ高効率の圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, a highly reliable compressor sliding member can be provided, and a highly reliable and highly efficient compressor and refrigeration cycle apparatus can be provided.

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、摺動部品の摺動面に、二硫化モリブデンを固溶させた混合層を形成し、前記混合層の表面にさらに二硫化モリブデンの単体の層を形成することにより摩擦係数の低減が図れ、高信頼性かつ高効率の圧縮機を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。   As described above, in the compressor according to the present invention, a mixed layer in which molybdenum disulfide is dissolved is formed on the sliding surface of the sliding component, and a single layer of molybdenum disulfide is further formed on the surface of the mixed layer. Since the friction coefficient can be reduced and a highly reliable and highly efficient compressor can be provided, it can be widely applied to equipment using a refrigeration cycle.

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図及び冷凍サイクル装置図Sectional drawing of the compressor in Embodiment 1 of this invention, and refrigeration cycle apparatus figure 図１におけるＡ部拡大図Part A enlarged view in FIG. 図２におけるＢ部拡大図Part B enlarged view in FIG. 本発明の実施の形態１における二硫化モリブデンの形成図Formation diagram of molybdenum disulfide in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における摺動部品の温度と化合物層の膜厚の関係図Relationship diagram between temperature of sliding component and film thickness of compound layer in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における摺動材を用いた圧縮機の特性図Characteristic diagram of compressor using sliding material in embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態２における圧縮機の断面図及び冷凍サイクル装置図Sectional drawing and refrigeration cycle apparatus figure of the compressor in Embodiment 2 of this invention 図７のＣ−Ｄ線断面図CD sectional view of FIG. 図８におけるＥ部拡大図E part enlarged view in FIG. 従来の圧縮機の断面図Cross section of a conventional compressor 従来技術の二硫化モリブデンを固溶させた混合層の断面図Cross-sectional view of a mixed layer in which molybdenum disulfide is dissolved in the prior art

符号の説明Explanation of symbols

１０１，２０１ 密閉容器
１０３，２０６ オイル
１０７，２０５ 圧縮要素
１０８， クランクシャフト
１０９ 主軸
１１０ 偏心軸
１１２ シリンダーブロック
１１４ 軸受部
１２２ スラスト部
１３２ ピストン
１３７ ピストンピン
１３８ コンロッド
１４２，２８８ 蒸発器
１５０，２２４ 混合層
１６０，２７５ 圧縮機
１６４，２８２ 凝縮器
１６６，２８４ ドライヤー
１６８，２８６ キャピラリー
２０４ 電動要素
２０７ 偏心部
２０８ 主軸部
２１０ シャフト
２１２ シリンダー
２１３ 主軸受
２１４ 副軸受
２１５ ローラ
２１６ ベーン
２２０ 給油管
２２２ 給油スプリング 101, 201 Airtight container 103, 206 Oil 107, 205 Compression element 108, Crankshaft 109 Main shaft 110 Eccentric shaft 112 Cylinder block 114 Bearing portion 122 Thrust portion 132 Piston 137 Piston pin 138 Connecting rod 142, 288 Evaporator 150, 224 Mixing layer 160 , 275 Compressor 164, 282 Condenser 166, 284 Dryer 168, 286 Capillary 204 Electric element 207 Eccentric part 208 Main shaft part 210 Shaft 212 Cylinder 213 Main bearing 214 Sub bearing 215 Roller 216 Vane 220 Oil supply pipe 222 Oil supply spring

Claims (6)

金属材料からなる摺動部品の摺動面に二硫化モリブデンの粒を衝突させてこれを固溶させた混合層を形成した摺動部材であって、二硫化モリブデンの粒を衝突させる際、摺動部品と二硫化モリブデンの粒の少なくとも一方が加熱されていることを特徴とする摺動部材。   A sliding member having a mixed layer in which molybdenum disulfide particles collide with a sliding surface of a sliding part made of a metal material to form a mixed layer. When the molybdenum disulfide particles collide, A sliding member characterized in that at least one of a moving part and molybdenum disulfide grains is heated. 摺動部品が１００〜２００℃に加熱されている請求項１に記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 1, wherein the sliding component is heated to 100 to 200 ° C. 誘導加熱を用いて加熱した請求項２に記載の摺動部材。   The sliding member according to claim 2 heated using induction heating. 密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は主軸および偏心軸を備えたクランクシャフトと、一方が前記クランクシャフトに一体に形成され、他方が軸受部に一体に形成されたスラスト部と、主軸を回転自在に軸支する軸受部と、シリンダーを形成するシリンダーブロックと、前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記偏心軸と平行に配置され前記ピストンに固定されたピストンピンと、前記偏心軸と前記ピストンを連結するコンロッドとを備えレシプロ型の圧縮要素を形成し、前記クランクシャフト、スラスト部、シリンダーブロック、ピストン、ピストンピン、コンロッドの少なくともひとつに請求項１から３のいずれか一項に記載の摺動部材を用いた圧縮機。   Oil is stored in a sealed container and a compression element is accommodated. The compression element is formed integrally with the crankshaft having a main shaft and an eccentric shaft, and the other is formed integrally with the crankshaft. A thrust portion, a bearing portion that rotatably supports the main shaft, a cylinder block that forms a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, and a shaft that is disposed in parallel to the eccentric shaft and fixed to the piston. A reciprocating type compression element is formed by including a piston pin, a connecting rod for connecting the eccentric shaft and the piston, and at least one of the crankshaft, thrust portion, cylinder block, piston, piston pin, and connecting rod. The compressor using the sliding member as described in any one of these. 密閉容器内にオイルを貯留するとともに圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は偏心部を有するシャフトと、前記シャフトの回転中心に同心に圧縮室を形成するシリンダーと、前記偏心部に嵌装され前記圧縮室内で転動するローラと、前記ローラに圧接されることで前記圧縮室内を高圧側と低圧側に仕切るベーンと、前記シリンダーの両側面を封止するとともに前記シャフトを軸支する電動要素側の主軸受及び反電動要素側の副軸受と、前記シャフトの一端に固定した給油スプリングと、前記給油スプリングを収納するとともに一端を前記オイル中に開口した給油管とを備えローリングピストン型の圧縮要素を形成し、前記シャフト、シリンダー、ローラ、ベーン、主軸受、副軸受、給油スプリング、給油管の少なくともひとつに請求項１から３のいずれか一項に記載の摺動部材を用いた圧縮機。   Oil is stored in a sealed container and a compression element is accommodated. The compression element is fitted to the eccentric part, a shaft having an eccentric part, a cylinder concentrically forming a compression chamber at the rotation center of the shaft, and the eccentric part. A roller that rolls in the compression chamber, a vane that is pressed against the roller to partition the compression chamber into a high-pressure side and a low-pressure side, and an electric element that seals both side surfaces of the cylinder and supports the shaft A rolling piston type compression comprising a main bearing on the side and a sub bearing on the side of the non-electric element, an oil supply spring fixed to one end of the shaft, and an oil supply pipe which houses the oil supply spring and is open at one end in the oil Forming an element, at least one of the shaft, cylinder, roller, vane, main bearing, auxiliary bearing, oil supply spring, oil supply pipe Compressor using the sliding member according to any one of. 請求項４または５に記載の圧縮機を備え、凝縮器と、ドライヤーと、キャピラリーと、蒸発器を有し、冷媒にＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒を用いた冷凍サイクル装置。   A refrigeration cycle apparatus comprising the compressor according to claim 4, having a condenser, a dryer, a capillary, and an evaporator, and using an HFC refrigerant or an HC refrigerant as a refrigerant.

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