专利名称：压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为制冷剂使用HFC系制冷剂、HC系制冷剂或CO2、作为润滑油使用与这些制冷剂有相溶性的酯油、醚油、PAG油、碳酸酯油、烷苯油、环烷系矿物油或石蜡系矿物油的压缩机。
背景技术：
在以往的空调装置及冷却装置中所使用的以R22为代表的HCFC系制冷剂，从其物性的稳定性可以说破坏臭氧层。因此，现在开始利用HFC系制冷剂，作为HCFC系制冷剂的替代品。
作为这种压缩机，已知有日本特开平07-293468号公报中所述的压缩机。该压缩机，如图7所示，作为压缩机80，作成使用压缩机构83并与电动机82一起被容纳在容器81内的所谓维修方便的压缩机。对于用压缩机构83压缩的制冷剂，使用HFC制冷剂，对于润滑压缩机构83的滑动部的冷冻机油84，使用与所述制冷剂有相溶性的4价以上的酯油。冷冻机油84被储存在容器81的底部，随着压缩机构83的驱动，利用其排出压力或容积泵向压缩机构83及其轴承部等滑动部供给润滑后、返回储存部并重复以后的循环。另一方面，冷冻机油84通过利用与制冷剂的相溶性输送也润滑各部分。但是，由于HFC系制冷剂、HC系制冷剂、CO2不含氯，故往往因没有含氯的HCFC系制冷剂那样的制冷剂自身的润滑性或润滑性低的影响而使润滑不足，缺乏耐久性。
在为对付其的图7所示的压缩机中，在构成压缩机构83的滑动部的例如连杆85和曲轴86的组中，连杆85通过将铝材料作为主体对表面进行铝阳极化处理，曲轴86通过使用碳素钢等的金属材料，分别提高耐磨性，要保证在HFC系制冷剂下与维修方便对应的长期稳定的运转。
但是，上述结构具有下述的问题(1)在利用铝阳极化处理的氧化物层表面上龟裂较多，向滑动部供给的油，由于其一部分逃散至氧化物层表面的龟裂处而使轴承的负荷容量下降。
(2)虽然利用铝阳极化处理在表面上形成氧化物层，但是该氧化物层亲油性较低，尤其是极性高的酯油难以吸附在氧化物层表面上，在滑动部的表面上容易引起润滑油不足。
其结果，在高负荷运转中成为高摩擦，可能破坏由铝阳极化处理产生的较脆的氧化物层，并在易引起润滑油不足的启动时等的过渡运转中也可预见会产生大幅度的耐久性降低。
本发明的目的在于，确保在压缩机构部的滑动部中的润滑油，以获得低的摩擦系数，从而提供耐久性高的压缩机。
在这样的结构中，由于使用不含氯的HFC系制冷剂、HC系制冷剂或CO2故不会破坏臭氧层。另外，由于使用与其相溶的酯油、醚油、PAG油、碳酸酯油、烷苯油、环烷系矿物油或石蜡系矿物油作为润滑油，故除了利用其自身所提供的润滑外，还可进行由制冷剂输送的润滑。尤其，由于将压缩机构部的至少互相滑动的1组构件的至少1个用铝合金来构成，除了可获得与铝合金构件数成正比的轻量化外，在由铝合金构成的至少1个构件的滑动面上，可确保不象铝阳极化处理那样脆的稳定的铁系硬质膜的硬质性的低摩擦系数化和优异的油吸附性的高润滑性，由于可长期地提高在面对该滑动面的滑动部上的耐磨性、所述铁系硬质膜也长期提高铝合金构件的疲劳强度，故能获得长寿命化。另外，由于所述高润滑性也发挥高密封性，故能长期稳定地获得高的压缩性能。另外，所述高润滑性对于往往润滑油不足的启动时的过渡运转尤其有效。
在所述铁系硬质膜的表面上设有再熔融处理层的结构中，由于进一步增加铝合金构件的表面硬度，故相应提高铝合金构件的耐磨性和耐久性。
在固体润滑剂分散于所述再熔融处理层的结构中，由于该固体润滑剂获得在铝合金构件的滑动面与另一方的滑动面之间的润滑，故即使在未供给润滑油的干燥状态下也能运转，在以任何理由未供给润滑油的场合及润滑油不足的场合，或润滑油难以供给的部位及最好不供给润滑油的部位是特别有效的。
所述1组构件，是在涡轮压缩机中，以在互相间形成压缩室的固定侧涡轮和可动侧涡轮、或在与固定侧涡轮之间形成压缩室的可动侧涡轮和约束其自转而使其进行圆轨道运动的自转约束装置的构件的各组合为代表，1组构件的双方利用铝合金构成，通过仅在1组构件的一方滑动面上形成所述铁系硬质膜而实现异种金属间的滑动结构，可避免在同一材质互相之间润滑不足时容易产生的粘合问题。虽然在1组构件的双方上形成铁系硬质膜也能确保双方之间的高润滑性、耐磨性和密封性，但仅设在一方上可降低成本。
1组构件，是旋转式压缩机中的工作缸、在该工作缸内转动的活塞、将由该工作缸和活塞所形成的空间分离成压缩空间和吸入空间的工作缸侧的叶片、将工作缸和活塞的两端面封住的上下轴承构件、将驱动力向所述活塞传递的曲轴，活塞由铝合金形成，在该活塞上形成所述铁系硬质膜的结构中，仅将1个活塞作成形成有铁系硬质膜的铝合金，在与该活塞互相滑动的工作缸、叶片、上下轴承构件和曲轴之间的所有滑动部中，可确保实现异种金属互相之间的滑动结构、由所述铁系硬质膜产生的高润滑性、耐磨性和密封性，且可提高活塞的疲劳强度，并且，可获得偏心旋转的活塞轻量化，同时还能获得对于活塞偏心旋转的配重小型化、轻量化，其结果，可进一步高速运转，能扩大能力控制范围。
1组构件，是叶轮型的旋转式压缩机中的工作缸、配设在该工作缸内部的转子、轴支承该转子并将所述工作缸的前后两端封住的前部侧板和后部侧板、滑动自如地容纳在形成于所述转子上的叶片槽内的叶片，所述工作缸、前部侧板、后部侧板和叶片用铝合金形成，在工作缸上形成所述铁系硬质膜的结构中，利用转子不偏心旋转，将其他构件作成铝合金构件而获得大幅度的轻量化，并仅在工作缸的滑动面上设有铁系硬质膜，可确保在滑动急剧的工作缸与转子和叶片之间由铁系硬质膜产生的高润滑性、耐磨性和密封性，且用铁系硬质膜提高作为压力容器的工作缸的疲劳强度，并能进一步增大可运转的最大负荷。
1组构件，是线性压缩机中的工作缸、在该工作缸中沿其轴线方向滑动自如地被支承的活塞，将该工作缸和活塞用铝合金形成，在其至少一方上形成铁系硬质膜的结构中，在工作缸和活塞的双方获得轻量化，并在线性压缩机的场合，通常，因启动时及停止时的活塞与工作缸的单面接触容易成为磨损或烧伤的原因而设定较多润滑油量，利用形成于活塞和工作缸的至少一方的铁系硬质膜而获得高润滑性、耐磨性和密封性，故能将用于启动时和停止时的必需的润滑油量抑制得较少。而且，当在成为压力容器的工作缸侧形成铁系硬质膜而提高疲劳强度时，能进一步增大可运转的最大负荷。
本发明的以上的目的和特征，通过以下的详细说明和附图的记载就可明白。本发明的各特征，可以单独地或以各种可能的组合、复合来采用。
附图的简单说明
图1是表示本发明实施形态的涡轮压缩机场合的例子，(a)是整体的剖视图，(b)是固定侧、可动侧各涡轮的局部放大剖视图。
图2是表示本发明实施形态的涡轮压缩机场合的例子的剖视图。
图3是图2的压缩机中的压缩机构部的剖视图。
图4是表示本发明实施形态的叶轮型旋转式压缩机场合的例子的剖视图。
图5是图4的压缩机中的压缩机构部的剖视图。
图6是表示本发明实施形态的线性压缩机场合的例子的剖视图。
图7是表示以往的往复式压缩机场合的例子的剖视图。
发明的实施形态参照图1-图6详细地说明本发明的实施形态，以理解本发明。以下的发明是本发明的具体例，不是对专利申请范围内容的限定。
在本实施形态中表示了如图1、图2、图3的示例和图6的示例所示的压缩机构部30、50、70与驱动它们的电动机部20、73一起容纳在容器内的所谓密封型的维修方便的压缩机的情况、和如图4、图5所示的压缩机构部60单独构成的情况，但本发明不限于这些，应用于具有滑动部的所有压缩机都是有效的，都属于本发明的范围。本实施形态的各压缩机的制冷剂都使用HFC系制冷剂、HC系制冷剂或CO2，作为压缩机构部的润滑油42使用酯油、醚油、PAG油、碳酸酯油、烷苯油、环烷系矿物油或石蜡系矿物油。由此，由于象HCFC那样使用物性不稳定的HFC系制冷剂、HC系制冷剂或CO2，故不破坏臭氧层。另外，由于将与其相溶的酯油、醚油、PAG油、碳酸酯油、烷苯油、环烷系矿物油或石蜡系矿物油用作润滑油42，故除了通过供给其自身的润滑外，也进行利用制冷剂输送的润滑。
尤其，将压缩机构部30、50、60、70中的互相滑动的至少1组构件中的至少1个用铝合金形成，在由铝合金构成的至少1个构件的滑动面上形成铁系硬质膜。由此，谋求与在压缩机构部30、50、60、70中的铝合金化的构件数成正比的轻量化方面，由互相滑动的1组构件中的铝合金构成的至少1个构件的滑动面上，由于确保由不象氧化铝膜处理层那样脆的稳定的铁系硬质膜的硬质性所产生的低摩擦系数化和优异的油吸附性所产生的高润滑性，并同时长期地提高面对该滑动面的滑动部的耐磨性、所述铁系硬质膜也长期地提高铝合金构件的疲劳强度，故能获得压缩机构部30、50、60、70的长寿命化。另外，由于所述高润滑性也发挥高密封性，故能长期地稳定地获得高的压缩性能。
该场合，最好在所述铁系硬质膜的表面上设置再熔融处理层。这样，由于进一步增加铝合金构件的表面硬度，故相应提高铝合金构件的耐磨性和耐久性。另外，在所述再熔融处理层上，最好作成使固体润滑剂分散的状态。这样，由于该固体润滑剂在铝合金构件的滑动面与另一方的滑动面之间进行润滑，即使在没有润滑油供给的干状态下也能运转，在因某种原因而未供给润滑油的场合及润滑油不足的场合，或难以供给润滑油的场所及不供给润滑油为好的部位是特别有效的。
图1(a)、(b)所示的例子是涡轮压缩机场合的一例。如图1(a)所示容器10具有吸入管11和排出管12，通过与外部循环连接成为封闭状态。电动机部20，由固定于容器10内周的定子21和位于其内侧的转子22构成，转子22在贯通驱动压缩机构部30的曲轴33的状态下被作成一体化，曲轴33利用压缩机构部30侧的主轴承34和压缩机构部30相反侧的副轴承34a而被轴支承，利用电动机部20的动作而与转子22一体地旋转。
压缩机构部30由形成压缩室30A的固定侧涡轮31和可动侧涡轮32构成，并反复如下动作可动侧涡轮32利用曲轴33将来自电动机部20的驱动力通过主轴33A、旋转轴承33B、自身的旋转轴32F被传递而在圆轨道上相对固定侧涡轮31作旋转运动，压缩室30A例如通过一边从外周侧向中央部移动一边使容积变小、从外部循环吸入并压缩制冷剂，使压缩后的制冷剂经过容器10内的空间向外部循环供给。
固定侧涡轮31具有所述主轴承34，并利用螺栓等安装在作为固定在容器10的内周上的支承构件的主轴承构件29的一面上，在主轴承构件29与固定侧涡轮31之间夹入可动侧涡轮32。在主轴承构件29与可动侧涡轮32之间设置约束可动侧涡轮32的自转、仅进行圆轨道运动地进行导向的作为自转约束装置一例子的十字环35。十字环35利用形成于一面侧的第1直径线上2处的突起而在该第1直径线方向上与可动侧涡轮32互相滑动地卡合，利用与形成于另一面侧的所述第1直径线正交的第2直径线上2处的突起而在该第2直径线方向上与主轴承构件29互相滑动地卡合。
固定侧涡轮31具有形成涡卷状的固定侧叶片构件31A；构成用于形成该固定侧叶片构件31A的槽的底面的固定侧镜板31B；形成在固定侧叶片构件31A的外周部上并与可动侧涡轮32抵接的固定侧轴向推力面31C；形成于镜板31B的中央部上的排出孔31D。可动侧涡轮32具有形成涡卷状的可动侧叶片构件32A；构成用于形成该可动侧叶片构件32A的槽的底面的可动侧镜板32B；形成于可动侧叶片构件32A的外周部上并与固定侧涡轮31抵接的可动侧轴向推力面32C；背面32E；在该背面32E侧的中央部突出形成的所述旋转轴32F；在固定侧轴向推力面31C与可动侧轴向推力面32C之间供给润滑油的供油路32G。
曲轴33的所述副轴承34a被保持在作为固定于容器10内周上的支承构件的副轴承构件34b上，作为润滑泵的一例子的容积泵41、利用该副轴承构件34b安装并利用曲轴33与压缩机构部30一起被驱动。当驱动容积泵41时，通过供油管43而吸入储留在容器10内的下部的润滑油42，在曲轴33的中央经过在轴线方向形成的供油管43向旋转轴承33B和主轴承34供给并使它们润滑且冷却。到达在旋转轴承33B与主轴承34之间的高压储液部的润滑油的一部分，通过可动侧涡轮32的供油路32G而供给于固定侧轴向推力面31C与可动侧轴向推力面32C之间，在使压缩机构部30的滑动部润滑的同时进行密封，另一方面，经过向可动侧涡轮32的可动侧镜板32B的外周背部的背压室28节流达到受到规定的减压后，作成使可动侧涡轮32倒转而不与固定侧涡轮分离或倾覆。另外，背压室28也与所述十字环35的设置空间连通，也润滑十字环35与可动侧涡轮32和主轴承构件29之间的滑动部。润滑压缩机构部30的润滑油42与制冷剂一起向容器10内排出。以上那样的润滑油42的动作，对被暂时从压缩机构部30向容器10内排出的制冷剂的排出压力所储留的润滑油42起作用，也可以利用该排出压力通过曲轴33而进行供油。
在具有以上那样结构的运转中振动较少并安静的涡轮式的压缩机中，互相滑动的1组构件，以互相间形成压缩室30A的固定侧涡轮31与可动侧涡轮32、或可动侧涡轮32与约束其自转并作为进行圆轨道运动的自转约束装置的构件的十字环35的各组合为代表。当利用铝合金形成这些组中的至少一组的构件的双方时，在由此获得的轻量化方面，由于利用仅在一方的滑动面上形成的所述铁系硬质膜实现异种金属之间的滑动结构，故能避免在同一材质互相间润滑不足时容易产生的粘合的问题。虽然在一组构件的双方形成铁系硬质膜也能确保双方之间的高的润滑性、耐磨性和密封性，但只设在一方就可以降低成本。
在本例中，将固定侧涡轮31、可动侧涡轮32、和十字环35作成铝合金构件，尤其如图1(b)所示，在可动侧涡轮32上施加铁镀层作为铁系硬质膜100。该铁镀层的表面与固体润滑剂一起被进行喷丸硬化，瞬间地在熔融·冷却的铁镀层的表层部上形成固体润滑剂被分散的再熔融处理层。最好是，铁镀层的厚度为5-100μm、再熔融处理层的厚度为2-30μm、表面粗糙度Rmax为8μm以下。该铁镀层，形成在与可动侧涡轮32的可动侧叶片构件32A、可动侧镜板32B、可动侧轴向推力面32C、背面32E、与十字环35的突起卡合的卡合槽、旋转轴32F上。即形成在所有面上。
固定侧叶片构件31A与可动侧叶片构件32A的侧面，在可动侧涡轮32的驱动中经常在多个部位上接触。该接触部位，随着可动侧涡轮32进行圆轨道运动的公转而移动。它从压缩室30A的外周部向中央部移动徐徐地变狭。利用这时的容积变化可起到所述的吸入、压缩、排出的作用。
另一方面，在容器10内底部上的润滑油42，利用容积泵41从供油管43往上吸，通过设在曲轴33上的供油管43，向旋转轴承33B、旋转轴32F供给，然后，通过形成于可动侧涡轮32的供油路32G向固定侧轴向推力面31C和可动侧轴向推力面32C供给。向该固定侧轴向推力面31C与可动侧轴向推力面32C之间供给的润滑油42，与制冷剂一起吸入压缩室30A内，向固定侧叶片构件31A及可动侧叶片构件32A供给。
如上所述，由于在原理上为低振动的涡轮压缩机的可动侧涡轮32上施加铁镀层而形成铁系硬质膜100，故能进行在低摩擦、高磨损且干状态下的运转，而进一步利用吸附在可动侧叶片构件32A上的润滑油42确保压缩室30A的密封，还能降低因润滑油42往往变得不足的启动等的过渡运转中的泄漏，可提高压缩机的性能。另外，在与十字环35的突起卡合的卡合槽中，即使在润滑油42变得不足的启动等的过渡运转、在固体润滑剂的作用下也可高速启动，其结果可提高加速性能。
另外，在上述实施例中，在可动侧涡轮32上设置铁镀层，而即使在固定侧涡轮31和十字环35上设置铁镀层也能获得同样的作用和效果。另外，作为铁系硬质膜100即使采用铁喷镀也能获得同样的作用和效果。另外，即使用激光形成再熔融处理层也能获得同样的作用和效果，在采用激光的场合，表面变得更多孔性，故能期望高的保油性、更低的摩擦和高耐磨。另外，作为固体润滑剂，可举出MoS2、WS2、石墨等。
图2、图3所示的例子是旋转式压缩机场合的一例。如图2所示的压缩机构部50与图1场合同样的电动机部20一起被容纳在容器10内，容器10的吸入管11和排出管12与外部循环连接而成为封闭状态，构成维修方便的压缩机。另外，对于与图1所示场合共同的构件等标上相同的符号并省略重复的说明。
压缩机构部50具有工作缸51、在工作缸51内转动的活塞52、如图3所示将由工作缸51和活塞52所形成的空间分离成压缩空间50A和吸入空间50B的叶片53、封住工作缸51和活塞52的两端面的图2所示的上下轴承构件54和55、将驱动力传递给活塞52的曲轴56。
如图3所示，在工作缸51中设有装有叶片53的叶片槽51A、吸入制冷剂的吸入孔51B、排出制冷剂的排出孔51C。叶片53如图3所示，利用配置在背部的弹性体53A而始终被推压在向活塞52侧。曲轴56，如图2、图3所示，具有曲柄部56A，活塞52被设置在该曲柄部56A的外围。
在上轴承构件54上设有与未图示的的排出孔51C连通的排出口。在容器10的下部，储存有润滑剂42，该润滑剂42利用排出压力或设在曲轴56的下端部的未图示的润滑泵往上吸、乃至利用排出压力供给至压缩机构部50的滑动部。
上轴承构件54和下轴承构件55，在将活塞52装于工作缸51内的状态下，将工作缸51从上下两端夹入利用螺栓等固定并将其封住。
在这样的零件个数较少的结构简单的旋转式压缩机中，互相滑动的1组构件包括工作缸51、在该工作缸51内转动的活塞52、将由该工作缸51和活塞52形成的空间分离成压缩空间50A和吸入空间50B的工作缸51侧的叶片53、将工作缸51和活塞52的两端面封住的上下轴承构件54和55、将驱动力传递给所述活塞52的曲轴56，活塞52用铝合金形成，并在该活塞52上形成图示的所述铁系硬质膜100。这样，因仅将活塞52的一个作成形成铁系硬质膜100的铝合金构件，故在与该活塞52互相滑动的工作缸51、叶片53、上下轴承构件54和55及与曲轴56之间的所有滑动部中，可实现利用所述铁系硬质膜的异种金属互相之间的滑动结构，确保高的润滑性、耐磨性和密封性，且能提高活塞52的疲劳强度，并且，与获得偏心旋转的活塞的轻量化相应地同时可获得对于活塞52偏心旋转的平衡的小型化、轻量化。
在本例中，尤其用铝合金形成构成压缩机构部50的工作缸51和活塞52。作为铝合金也可以用烧结材料。对于活塞52是施加作为铁系硬质膜100的铁镀层、并作成与相同的铝合金构件的工作缸51的滑动部为异种金属的结构。该铁镀层的表面与固体润滑剂一起被喷丸硬化，在瞬间地被熔融·冷却的铁镀层的表面部上形成固体润滑剂被分散后的再熔融处理层。最好是，铁镀层的厚度为5-100μm、再熔融处理层的厚度为2-30m、表面粗糙度Rmax为8μm以下。该铁镀层形成在活塞52的外周面上。
随着曲轴56利用电动机部20的旋转，活塞52在工作缸51内作偏心转动。活塞52以保持与叶片53抵接的状态，在工作缸51内向图3的箭头方向转动。随着该转动，吸入空间50B，在吸入孔51B处于连通状态期间继续进行制冷剂的吸入。而且，活塞52的与工作缸51的接触位置，在通过吸入孔51B时结束制冷剂的吸入。然后，作为压缩空间50A压缩制冷剂。活塞52的与工作缸51的接触位置接近于排出孔51C，在制冷剂被压缩至规定压力的时刻，将压缩空间50A内的制冷剂从排出孔51C排出到容器10内。
另一方面，位于容器10内的下部的润滑油42利用随着曲轴56的旋转的润滑泵的动作而往上吸，通过设在曲轴56上的供油路而向上下轴承构件54、55及活塞52的滑动面进行供给。向压缩空间50A及吸入空间50B供给的润滑油42，与制冷剂一起排出到容器10内。
这样，在与涡轮压缩机相比、零件个数少且价格低的旋转式压缩机中，由于在作为铝合金构件的活塞52的外周面上形成铁镀层，故能在低摩擦、高耐磨且干状态下进行运转，由于活塞52用铝合金而进一步成为轻量使与其偏心旋转相对应的转子22上的配重小型化、轻量化，其结果，就能进行更高速的运转、可扩大能力控制范围。
另外，在所述实施例中，仅在活塞52的外周面上设置铁镀层，而即使在整个表面上设置铁系硬质膜100，也能获得包含与工作缸51以外的构件的滑动部相同的作用和效果，对提高活塞52的疲劳强度是有效的。另外，作为铁系硬质膜100，即使使用铁喷镀也能获得相同的作用和效果。另外，即使使用激光形成再熔融处理层，也能获得相同的作用和效果。而用激光使表面成为多孔性可期望获得高的保油性、更低的摩擦和高耐磨。另外，作为固体润滑剂可举出MoS2、WS2、石墨等。
图4、图5所示的例子是开放型叶轮型旋转式压缩机场合的一例子，如图所示，压缩机构部60包括工作缸57、转子58、叶片59、前部侧板61a、后部侧板61、驱动轴62。工作缸57被形成将内周面作成滑动接触面的筒状。该工作缸57用螺栓固定于前部侧板61a与后部侧板61之间。
驱动轴62的两端利用前部侧板61a的轴承63和后部侧板61的轴承63A被支承着。在该驱动轴62的中间部分上安装着圆柱状的转子58。在转子58上形成有叶片槽64，在叶片槽64中滑动自如地容纳着叶轮59。利用向背压室65所供给的润滑油42的油压、叶片59向从叶片槽64突出的方向施力。而且，叶片59的前端一边与工作缸57的内周面滑动接触、一边与转子58一起旋转，在相邻的叶片59之间形成吸入室66和压缩室67。吸入室66与设在工作缸57中的吸入口68连通，压缩室67与工作缸57中的排出口69连通。
在本例中，将工作缸57、前部侧板60、后部侧板61和叶片59作成铝合金。作为铝合金也可使用烧结材料。在工作缸57的内周，如图中用实线所表示，作为铁系硬质膜100施加铁镀层。该铁镀层的表面，与固体润滑剂一起被进行喷丸硬化，瞬间地在熔融·冷却后的铁镀层的表层上形成润滑剂被分散后的再熔融处理层。最好是，铁镀层的厚度为5-100μm、再熔融处理层的厚度为2-30μm、表面粗糙度Rmax为8μm以下。该铁镀层被形成在工作缸57的内周面上。
本例的旋转式压缩机，例如从发动机通过传动带将动力传递给驱动轴62使转子58旋转。利用因该旋转产生的离心力和背压室65的油压使叶片59从叶片槽64突出，叶片59的前端一边与工作缸57的内周面滑动接触、一边与转子58一起旋转。随着转子58的旋转，将制冷剂从吸入口68吸入至吸入室66，然后，在压缩室67中进行压缩，经过排出口69、后外壳61b向外部排出。另一方面，润滑油42的一部分被供给至工作缸57，进行前部侧板60、后部侧板61与转子58之间隙及工作缸57内周面的润滑。
如上所述，由于在工作缸57的内周面上形成铁镀层，能在低摩擦、高耐磨且干状态下进行运转，由于纵弹性模量进一步变大疲劳强度变高。其结果，与仅为铝合金的情况相比能在更高的负荷下进行运转，可进一步增大可运转的最大负荷。因此，铁系硬质膜100如图中假想线所示，设在内外周面双方或全部面上，可提高疲劳强度。在全部面上的电镀操作只要用简单的浸渍方式就可以。
另外，在上述实施例中，设置有铁镀层，但作为铁系硬质膜，即使使用铁喷镀，也能获得相同的作用和效果。另外，即使用激光形成再熔融处理层，也能获得同样的作用和效果。而在用激光加工的表面上成为多孔性，故可期望高的保油性、低摩擦且高耐磨。另外，作为固体润滑剂可举出MoS2、WS2、石墨等。
图6所示例子是利用线性电动机的往复式的线性压缩机场合的一例子。如图所示，在容器10内容纳有工作缸71、活塞72、线性电动机73、弹簧机构部83。容器10利用吸入管11和排出管12与外部循环连接而成为封闭的状态。
线性电动机73由埋设于外轭铁74中的定子75、配置在与定子75相面对的内侧的内轭铁76上被固定保持的磁铁77所构成。工作缸71具有滑动自如地使活塞72嵌合地支承的工作缸孔71A和凸缘部71B，在凸缘部71B上连接着外轭铁74。
另一方面，活塞72，在其前端侧的开口部72A上具有随着其自身的进退而开闭地保持的吸入阀78，在后端的凸缘部72B上连接着内轭铁76。另外，内轭铁76可滑动地被支承于工作缸71的外周上，如前述那样固定着磁铁77。另外，活塞72具有用于导入制冷剂的吸入孔79。工作缸71的前面侧被排出阀支承体80关闭，在与活塞72的前端面之间形成有压缩室81。另外，在排出阀支承体80内的中心部，容纳着排出阀(未图示)。另外，排出阀支承体80，通过形成消音室的消音器82与螺旋状的排出管12连接。
在外轭铁74和活塞72的后端侧上固定着弹簧机构部83的共振弹簧84。该共振弹簧84通过支承弹簧85被保持在容器10上。另外，在容器10的前侧上保持的支承弹簧85A保持着消音器82。在容器10的下部，储留着润滑油42。
在本例中，用铝合金形成工作缸71和活塞72。作为铝合金也可以使用烧结材料。在活塞72的外周面上作为铁系硬质膜100施加铁镀层。在该铁镀层的表面上与固体润滑剂一起被喷丸硬化，在瞬间地熔融·冷却的铁镀层的表层部上形成固体润滑剂被分散的再熔融处理层。最好是，铁镀层的厚度为5-100μm、再熔融处理层的厚度为2-30μm、表面粗糙度Rmax为8μm以下。
通过在线性电动机73的定子75上通电而在与磁铁77之间有涡电流流动。其结果，活塞72向与排出管12侧的相反方向移动(即向后退)。因此，从吸入孔79导入的制冷剂使吸入阀72A开放，而被吸入压缩室81内。另外，利用活塞72的后退共振弹簧84和支承弹簧85被施压而积蓄能量。
在该状态下，当停止定子75的通电时，放出共振弹簧84等中所积蓄的能量，活塞72向排出管12的方向移动(即向前进)。由此，吸入阀78关闭，压缩室81内的制冷剂被压缩。而且，压缩后的制冷剂推开设在排出阀支承体80的中央部的排出阀，向消音器82内排出而消音，在螺旋状的排出管12内流动并向外部循环供给。另一方面，润滑油42利用共振弹簧84和支承弹簧85的搅拌作用而飞散并与制冷剂一起输送至在压缩机构部70中的工作缸71和活塞72的滑动部，润滑滑动部。
如上所述，在线性电动机73的内部由于容纳着压缩机构部70，在小型的线性压缩机中，在活塞72上形成铁镀层，故能在低摩擦、高耐磨且干状态下进行运转。另外，由于能防止在启动时或停止时产生的活塞72与工作缸71的单面接触引起的磨损或烧伤，故能减少必需的润滑油量，节约润滑油。
另外，所述实施例中，仅在活塞72的外周面上设有铁镀层，而即使在整个表面上设置铁镀层，也能获得同样的作用和效果，对提高疲劳强度是有效的，电镀操作以简单的浸渍方式就可以。另外，作为铁系硬质膜，即使采用铁喷镀，也能获得同样的作用和效果。另外，即使用激光形成再熔融处理层，也能获得同样的作用和效果。而采用激光加工后的表面形成多孔性，可期望高的保油性、进一步的低摩擦和高耐磨。另外，作为固体润滑剂，可举出MoS2、WS2、石墨等。
由以上说明可知，采用权利要求1所述的发明，由于使用不含氯的替代制冷剂或CO2，故不会破坏臭氧层。另外，由于使用与其相溶的润滑油，故除了利用其自身所提供的润滑外，还可进行输送制冷剂引起的润滑。尤其，将互相滑动且与制冷剂接触的至少1组构件用铝合金来构成，除了可获得与铝合金构件数成正比的轻量化外，在铝合金构件的至少1个滑动面上，可确保由不象铝阳极化处理那样脆的稳定的铁系硬质膜的硬质性所产生的低摩擦系数化和因优异的油吸附性所产生的高润滑性，由于可长期地提高在面对该滑动面的滑动部的耐磨性、并且所述铁系硬质膜也长期地提高铝合金构件的疲劳强度，故能获得长寿命化。
采用权利要求2所述的发明，是在权利要求1所述的发明的基础上，还由于在铁系硬质膜的表面上设置再熔融处理层，故能进一步提高耐磨性。
采用权利要求3所述的发明，是在权利要求2所述的发明的基础上，由于还在再熔融处理层上使固体润滑剂分散，故能进行干运转。
采用权利要求4或5所述的发明，是在权利要求1-3所述发明中任一项的基础上，还由于在使涡轮压缩机的1组构件的固定侧涡轮与可动侧涡轮、或/和可动侧涡轮与自转约束手段的构件的组中的双方作成铝合金构件而更轻量化，并通过仅在其一方的滑动面上形成所述铁系硬质膜来实现异种金属之间的滑动结构，故可避免在同样材质互相之间润滑不足时容易产生粘合的问题，即使在润滑油不足的启动时的过渡运转中也能高速启动，其结果，可提高加速性能。
采用权利要求6所述的发明，是在权利要求1-3所述发明中任一项的基础上，还仅将零件个数少、结构简单的旋转式压缩机中的一个活塞采用形成铁系硬质膜的铝合金，在该活塞与互相滑动的工作缸、叶片、上下轴承构件和与曲轴之间的整个滑动部上，可实现异种金属互相滑动的结构，确保所述铁系硬质膜产生的高润滑性和耐磨性，且能提高活塞的疲劳强度，而且，获得偏心旋转的活塞的轻量化，相应地可同时获得相对活塞偏心旋转的配重的小型化、轻量化，其结果，能以更高的速度进行运转、可扩大能力控制范围。
采用权利要求7所述的发明，对在零件个数少且结构简单的叶轮型的旋转式压缩机中的转子不偏心旋转进行利用，一边将其他构件作成铝合金构件而可获得大幅度的轻量化，一边仅在工作缸的滑动面上设置铁系硬质膜，在急剧地滑动的工作缸与转子和与叶片之间确保由铁系硬质膜产生的高润滑性、耐磨性和密封性，且能提高作为压力容器的工作缸的疲劳强度，并能进一步增大可运转的最大负荷。
采用权利要求8所述的发明，是在权利要求1-3所述发明中任一项的基础上，还由于一边将线性压缩机的工作缸和活塞作成铝合金构件使双方获得轻量化，对在往复式的压缩机的场合，通常因启动时及停止时的活塞与工作缸的单面接触容易成为磨损或烧伤的原因而设置较多润滑油量的情况、利用在活塞和工作缸的至少一方形成的铁系硬质膜可获得高的润滑性、耐磨性和密封性，故能将用于启动时和停止时的必需的润滑油量抑制成较少。而且，当在成为压力容器的工作缸侧形成铁系硬质膜而提高疲劳强度时，能进一步增大可运转的最大负荷。
权利要求
1.一种压缩机，使用HFC系制冷剂、HC系制冷剂或CO2作为制冷剂；使用酯油、醚油、PAG油、碳酸酯油、烷苯油、环烷系矿物油或石蜡系矿物油作为压缩机构部的润滑油，其特征在于，压缩机构部的互相滑动的1组构件中的至少一个由铝合金形成，在由铝合金构成的至少一个构件的滑动面上形成铁系硬质膜。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，在所述铁系硬质膜的表面上设有再熔融处理层。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，在所述再熔融处理层上分散有固体润滑剂。
4.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，1组构件，在涡轮压缩机中，是互相间形成压缩室的固定侧涡轮和可动侧涡轮，双方由铝合金形成。
5.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，1组构件，在涡轮压缩机中，是在与固定侧涡轮之间形成压缩室的可动侧涡轮和对其约束自转进行圆轨道运动的自转约束装置的构件，双方由铝合金形成。
6.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，1组构件是旋转式压缩机中的工作缸、在该工作缸内转动的活塞、将由该工作缸和活塞所形成的空间分离成压缩空间和吸入空间的工作缸侧的叶片、将工作缸和活塞的两端面封住的上下轴承构件、将驱动力向所述活塞传递的曲轴，活塞由铝合金形成，在该活塞上形成所述铁系硬质膜。
7.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，1组构件，是叶轮型的旋转式压缩机中的工作缸、配设在该工作缸内部的转子、轴支承该转子并将所述工作缸的前后两端封住的前部侧板和后部侧板、滑动自如地容纳在形成于所述转子上的叶片槽内的叶片，所述工作缸、前部侧板、后部侧板和叶片由铝合金形成，在工作缸上形成所述铁系硬质膜。
8.如权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，1组构件是线性压缩机中的工作缸、在该工作缸中沿其轴线方向滑动自如地被支承的活塞，该工作缸和活塞由铝合金形成，在其至少一方上形成铁系硬质膜。
全文摘要
一种压缩机,作为制冷剂,使用HFC系制冷剂、HC系制冷剂或CO2；作为压缩机构部的润滑油,使用酯油、醚油、PAG油、碳酸酯油、烷苯油、环烷系矿物油或石蜡系矿物油,使压缩机构部(30)的互相滑动且与制冷剂接触的至少1组构件(31)与(32)或/和(32)与(35)中的至少一个用铝合金形成,在利用铝合金的至少一个构件的滑动面上形成铁系硬质膜,以达到确保滑动部上的润滑和获得低摩擦系数化而提高耐久性。
文档编号F04C18/02GK1423057SQ0215577
公开日2003年6月11日 申请日期2002年12月5日 优先权日2001年12月5日
发明者平野秀夫, 北村武男, 足立彻 申请人:松下电器产业株式会社