專利名稱：滑動構件及使用它的制冷壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及無論業務用、非業務用都可用于各種用途的制冷空調的制冷壓縮機。
背景技術：
作為制冷空調用的電動壓縮機，壓縮機有往復式、轉子式和渦旋式，任何一種方式在家庭用、業務用的制冷空調領域中均可使用。現在，在成本、性能方面等都發揮著各自的特征而成熟起來。
任何方式在壓縮機構及其驅動機構上都有滑動部，這種滑動部的磨損和燒傷較大地影響到制冷壓縮機的壽命。作為特別大地影響到制冷壓縮機壽命的滑動構件的具體例子有設在將電動機的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部的回轉葉片的曲軸與所述回轉葉片之間的滑動襯套；將所述回轉葉片支承成使其相對固定葉片不作自轉而進行回轉運動的十字環；以及設在工作缸上的、與工作缸內面滑動接觸、且與偏心旋轉的活塞滑動接觸從而隨其產生從動的葉輪。以往，通過用鐵系燒結體來形成這些滑動構件就容易保持潤滑油，再通過淬火處理來提高硬度，從而可提高耐磨性。
其結果，在使用包含氯的制冷劑在內的、例如一貫使用特定氟利昂R12或指定氟利昂R22等現有的制冷壓縮機中，由于制冷劑中包含的氯的高壓效應也具有潤滑功能，故所述滑動襯套、十字環及葉輪等即使用于免維修的制冷壓縮機，壽命并非是特別的問題。
然而，近年來，由于已認識到特定氟利昂等分子中所包含的氯原子會破壞臭氧層，故目前正謀求開發、使用替代制冷劑。
作為具有較高實用性的替代制冷劑，可列舉不包含氯的HFC(Hydro FluoroCarbon)等(油壓空壓技術’94.6.)(日本工業出版發行)。
但是，由于在替代制冷劑中不包含氯，故不能期望與現有的特定氟利昂等同樣程度的潤滑性。因此，滑動條件變得苛刻，若仍是現有技術那樣的滑動機構，則壽命下降。具體地說，滑動襯套、十字環及葉輪會產生磨損和燒傷。早期磨損，早期燒傷的原因是因為不能期望替代制冷劑與特定氟利昂等同樣程度的潤滑性，一部分容易成為油膜被切斷后的邊界潤滑狀態。
如日本發明專利公開1997年第32770號公報所揭示的那樣，即使用添加有Mo、Ni的燒結鐵之類的燒結金屬制形成因有孔隙而具有含油性的滑動襯套、十字環及葉輪，根據本發明的發明者的經驗，在實用替代制冷劑的情況下并不怎么提高耐磨性。對于這一點，經反復研究了各種實驗后，判明如下。第一，耐磨性成為特別的問題是壓力或負載作用在活動面上，第二，其理由可認為，供給活動面的潤滑劑因壓力和負載而較深地進入到燒結金屬的孔隙內，并且，因滲漏而在活動面上早期產生油膜斷開。
為驗證這一點，本發明的發明者等對燒結金屬材料的孔隙用水銀壓入法進行了所謂的細孔檢查。供檢查的現有的試料是鐵系的燒結坯料，并使用經淬火處理的坯料，其成分是，C0.1～1.0重量％，Cu0.5～3.0重量％，Ni1.0～7.0重量％，Mo0.1～1.5重量％。檢查是看每1g試料的水銀的壓入量，其壓入量相當于試料的整體細孔體積。結果如下表1所示，整體細孔體積是0.0118cc/g，可看到進入相當量的水銀。這種現有試料的密度是7.0g/cm3，與燒結軸承的密度是6.8g/cm3左右的相比稍高。對該現有試料的孔隙的狀態作[表1]
了各種研究后，判明為如圖3B表示其一例子的模式結構。涂上黑色的是朝向表面的開口a1，具有該開口a1的寬大的孔隙a散布在試料表面。這些寬大的孔隙a的大小約40μm～50μm，與具有朝向表面的開口a1的其他的孔隙a、或不具有朝向表面的開口的散布在試料中的其他的寬大孔隙a通過狹窄的連通部a2而連續。
因此，現有試料的孔隙可以說是連續孔隙。這符合在檢查中水銀滲入量較多的結果。另外，也符合在壓力和負載起作用的環境下，在壓縮機的活動襯套、十字環及葉輪等的活動構件的活動面上，大量的潤滑劑滲入孔隙內，容易產生油膜斷開的情況。
在上述日本發明專利公開1997年第32770號公報上，揭示了通過使樹脂滲透到所述燒結鐵的孔隙中、以防止在高負荷時潤滑劑滲漏到孔隙內而難以形成油膜的方法。但是，在這種方法中，因孔隙而失去了可保持潤滑劑的特性，而且，僅僅滲透樹脂就使得成本升高。
另一方面，在日本發明專利公開1993年第33093號公報中揭示了如下一種情況鐵系燒結金屬在內部具有10～20％的殘留孔隙，因粉末間的金屬結合及擴散結合而具有足夠的強度，并具有在殘留孔隙內保持潤滑劑的含油效果，由于在滑動時在相互滑動接觸面間形成油膜，故若在濕式潤滑環境下使用時可發揮優異的耐磨性和滑動特性。但是，重量增加是難點，現舉一種既能確保耐磨性、滑動特性又能滿足必要強度的材料來取而代之以不破壞材料的準穩定狀態的金相(日文合金相)的溫度對急冷凝固鋁合金粉末進行熱鍛造、固化成形，使10μm以下的獨立孔隙殘留2～5％。它所包含的Fe、Ni生成與Al的金屬間化合物而提高高溫強度，Cu、Mg、Mn使強度、硬度等機械性質提高。另外，在濕式環境下殘留孔隙產生含油效果以防止零件的燒傷。另外，由于殘留孔隙是細微的獨立孔隙，故經得起應力，而難以產生因氧化氣體介質的滲透使晶界劣化。
但是，不能將以上述鋁合金粉末為材料的滑動構件用于將電動機的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部的回轉葉片的曲軸、設在該曲軸與所述回轉葉片之間的十字環和滑動襯套，這是因為以上述鋁合金粉末為材料的滑動構件與做成鋁系的回轉葉片間的關系是容易產生膠粘的同質合金緣故。而且，將鋁合金粉末為材料的滑動構件用于十字環等較小零件時，其強度低于鐵制零件。
日本發明專利公開1991年第162559號公報揭示了一種在由鐵系材料構成的滑動構件的表面上形成多孔質氧化物層、并在該多孔質氧化物層內保持有固體潤滑劑的結構。但是，由于僅在多孔質層中的孔隙是連續孔隙，故不能解決上述的問題。在本發明的發明者等的實驗結果中，如圖7中標上黑圓點所示，連續孔隙的油膜保持力很低，最大為100kgf。
另外，即使用固體潤滑劑對孔隙進行封孔處理也不能形成完全的封孔，故不能解決連續孔隙的狀態，從而不能解決上述問題。并且，因進行封孔處理而使成本升高。而且在免維修的設備的長期運行時，或在過分苛刻的運行時，多孔質層會產生磨損，有可能失去可靠性。此外，當對薄壁的零件進行氧氮化處理時，由于處理溫度高，零件產生變形而難以獲得必要的精度。因此，上述的方法不適宜十字環等。
另外，日本發明專利公開1979年第13005號公報針對金屬燒結葉輪揭示了如下的情況通過使金屬氧化物及經水蒸氣處理而生成的金屬氧化物分散對基體組織的殘留孔隙進行封孔，就可使燒結葉輪的氣密性良好。但是，由于即使利用水蒸氣處理也不能完全將孔隙封孔，故不能徹底防止因連續孔隙的連續性導致的潤滑劑的滲漏。
本發明的目的在于，根據這種新知識、提供一種用鐵系材料與鋁系構件等其他構件之間難以膠粘、難以產生滑動面的油膜斷開的耐磨性優異的滑動構件，以及使用該滑動構件的長壽命的制冷壓縮機。
發明的公開本發明的滑動構件的特點如下具有獨立孔隙，該獨立孔隙的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)為85％以上，處于滑動面的孔隙的開口面積率為5％以下。
由此，在滑動構件的滑動面上具有的獨立孔隙，通過朝向其滑動面的開口送入供給滑動面的潤滑劑。由于孔隙之間不互相貫通，故這些獨立孔隙保存送入的潤滑劑，在分散在滑動面的狀態下，由于持續供給潤滑劑以保持油膜，故可發揮良好的潤滑性，提高耐燒傷性。另外，由于是燒結鐵，即使有孔隙，也因為是金屬結合等，故強度高于鋁合金粉末的燒結體。因此，可適用于將制冷壓縮機的電動機的旋轉傳遞給回轉葉片的曲軸與回轉葉片之間的滑動襯套和十字環。另外，由于滑動襯套和十字環是鐵系，故滑動對方即使是例如同樣鐵系，則用取得硬度差等的方法，也可防止因同質合金所產生的膠粘。由于只要滑動對方是鋁系的回轉葉片就成為互相不同的金屬，當然也可防止同質合金所產生的膠粘，因此，選擇對方材料的自由度增高。而且，由于獨立孔隙的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)為85％以上，滑動面的孔隙的開口面積率為5％以下，故即使在滑動環境最苛刻、使用不包含氯的HFC系制冷劑的即氟化碳氫系的制冷劑或HC系的碳化氫系的制冷劑的情況下，也可確保良好的潤滑性，獲得足夠的耐燒傷性以滿足免維修。具體地說，可獲得比在HFC系制冷劑環境中連續孔隙情況更好的耐燒傷性。作為潤滑油，例如使用酯油是有效的。另外，相當圓直徑為10μm以下的比例為95％以上則可獲得比現有技術的HCFC系制冷劑環境中連續孔隙情況更好的耐燒傷性。
作為具有這種獨立孔隙的鐵系的燒結體的滑動構件，由于是反復多次沖壓后燒結而形成的，故成為包含鐵系的場合在內可穩定地滿足上述孔隙條件的高品質的滑動構件。另外，密度最好是7.3g/cm3以上。
本發明的制冷壓縮機包括壓縮機構部；驅動該壓縮機構部的電動機；將該電動機的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部的回轉葉片的曲軸；設在該曲軸與所述回轉葉片之間的滑動襯套或/及十字環，其特點是，回轉葉片是鋁系，滑動襯套是由至少在滑動面具有獨立孔隙的鐵系的燒結體所構成的滑動構件。根據該特點，向獨立孔隙送入并使其保存供給滑動面的潤滑劑，分布于滑動面的獨立孔隙持續供給潤滑劑保持油膜，以確保耐燒傷性。另外，由于是燒結鐵，故即使有孔隙，與鋁合金粉末的燒結體相比，也可滿足較小零件的滑動襯套或/及十字環的必要強度。
而且，在該情況下，即使作為滑動對方的旋轉葉片是例如相同的鐵系，用取得硬度差等的方法，也可防止因同質合金所產生的膠粘。回轉葉片若是鋁系的就成為互相不同的金屬，當然也可防止同質合金所產生的膠粘，因此，能提高選擇回轉葉片材料的自由度。
此外，滑動襯套是由滑動構件構成的，其具有獨立孔隙，且該獨立孔隙的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)為85％以上，滑動面的孔隙的開口面積率為5％以下。由此，在滑動環境最苛刻、組合使用不包含氯的HFC系制冷劑或HC制冷劑等的氟化碳氫系制冷劑和酯油的潤滑油的情況下，也可確保良好的潤滑性，獲得足夠的耐燒傷性以滿足免維修。即使使用不包含氯的氟化碳氫系或碳化氫系的制冷劑，也可獲得充分的潤滑性、耐燒傷性，潤滑油用酯油也無問題，是合適的。
另外，如上所述，將沖壓后的滑動構件多次反復進行燒結，則成為可穩定地滿足上述孔隙條件的高品質的滑動構件，從而提高裝置的可靠性。另外，滑動構件的密度最好是7.3g/cm3以上。
本發明的制冷壓縮機還具有與工作缸內面滑動接觸、作偏心旋轉的活塞；設在工作缸上的、以與該活塞滑動接觸、從而隨其產生從動的葉輪，其特點是，所述葉輪是由鐵系的燒結體所構成的滑動構件，其滑動面上具有獨立孔隙，且該獨立孔隙的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)為85％以上，滑動面的孔隙的開口面積率為5％以下，在該結構的情況下，在該潤滑環境及孔隙條件下，可發揮與所述滑動構件發揮的相同的作用效果。另外，與所述滑動構件同樣理由，葉片是反復進行多次沖壓后燒結而形成的，且密度最好是7.3g/cm3以上。
本發明的除上述以外的目的及特點，可從如下揭示的詳細說明及附圖記載中明白。本發明的各個特點盡可能以單獨的、或各種組合方式來復合應用。
附圖的簡單說明
圖1是表示本發明實施形態1的渦旋壓縮機的縱剖視圖，圖2是圖1壓縮機主要部分的分解立體圖。圖3是是表示構成滑動構件的燒結體的孔隙狀態的模式圖，圖3A表示本實施形態1的實施例試料，圖3B表示現有試料。
圖4是表示關于圖3各試料的磨損試驗狀態的立體圖，圖5是表示磨損試驗中隨時間經過的摩擦系數變化結果的圖表。圖6是表示摩擦試驗中其他結果的圖表，圖6A表示摩擦試驗結果的磨損量，圖6B表示耐燒傷負載。
圖7是將本發明具有獨立孔隙的鐵系的滑動構件的相當圓直徑為10μm以下的比例和油膜保持力之間關系與現有的具有連續孔隙的鐵系的滑動構件的油膜保持力相比較而表示的曲線圖。
圖8是本發明實施形態2的轉子式壓縮機的橫剖視圖。
實施發明的最佳形態下面，結合圖1～7來詳細說明本發明幾個實施形態。
(實施形態1)
本實施形態1是制冷空調用的橫置式渦旋壓縮機的一例子。圖1表示其整體結構，在密封容器1內部的一端側設有吸入制冷劑進行壓縮而將其排出的壓縮機構2。驅動該壓縮機構2的電動機3的定子4位于密封容器1的中央部并固定在密封容器1的側周壁內面上，在與電動機3的所述定子4對應的轉子5上結合有作為所述壓縮機構2的驅動軸的曲軸6。其旋轉軸線配置成大致水平狀態。曲軸6的處于其壓縮機構2側的一端部有主軸8，它由主軸承構件10支承，主軸承構件10由螺釘固定在壓縮機構2上，與主軸8相反側的另一端部，由副軸承構件11支承，副軸承構件11位于密封容器1的另一端側并焊接固定在密封容器1的側周壁內面上。
在主軸承構件10的支承主軸8的部分和副軸承構件11的支承曲軸6的另一端部的部分上設有軸承9、12。這些軸承9、12雖然支承曲軸6的旋轉，但在壓縮機構因該旋轉運動而壓縮制冷劑時還支承所述曲軸6所產生的力。
密封容器1內的離開主軸承構件10的另一端部側的下部是潤滑油儲存部7，潤滑油儲存部7的上部成為制冷劑向密封容器1外排出的排出通道121，在副軸承構件11的一面即所述曲軸6的另一端部設有作驅動的潤滑油泵17。潤滑油泵17通過潤滑孔6a而對包含壓縮機構2的軸承部在內的各個滑動部進行潤滑。所述潤滑孔6a被形成為吸入口17a開口在所述潤滑油儲存部7處，排出口17b從曲軸6的另一端部到主軸8的部分縱向貫通。
如圖1、圖2所示，壓縮機構2設計成不使回轉葉片30自轉而使其相對固定葉片20作圓軌道運動。渦旋狀的葉片21與在端板22上豎起的固定葉片20相嚙合，，與所述葉片大致同樣渦旋狀的葉片31與端板32上豎起的回轉葉片30相嚙合，雙方間形成多個壓縮室41。
防自轉回轉驅動機構42是不使回轉葉片30自轉而使其作圓軌道運動的裝置。它可使滑動襯套44嵌合在主軸8的滑動凹部8a內而在其直徑線上進行滑動，并直接通過設在回轉葉片30的背部偏心位置處的回轉軸30a或通過軸承而嵌合成在其軸承孔44a內旋轉自如，另一方面，在主軸承構件10與回轉葉片30之間，設置作支承的十字環43以使回轉葉片30相對于固定葉片20不作自轉、而作回轉運動。十字環43如圖2所示，在相對于回轉葉片30一側的面的直徑線上2個部位設有突起43a，在與主軸承構件10相對一側的面的直徑線上2個部位設有突起43b。這些突起的雙方的排列互相朝向直角的方向。這些突起43a、43b也可與十字環43構成一體，若預先做成分體，則可在其受到損傷時可個別更換。
十字環43的突起43a是用來與設在回轉葉片30的直徑線上2個部位上的半徑方向的槽30b相嵌合的，十字環43被支承成可向并排突起43a的方向移動。另外，突起43b是用用來與固定構件10的直徑線上2個部位的半徑方向的槽10a相嵌合的，十字環43被支承成可向并排突起43b的方向移動。當主軸8旋轉時，回轉葉片30因十字環43與滑動襯套44的聯動而作回轉運動，相對于固定葉片20不作自轉運動。
通過使回轉葉片30作回轉運動，在與固定葉片20之間形成的壓縮室41就在從端板22、32的外周側的開放位置到關閉位置之間作回轉，從而通過圖1所示的吸入口40將制冷劑吸入。然后，充分將制冷劑關閉后的壓縮室41容積依次變小，逐漸壓縮制冷劑。此外，在回轉的過程中壓縮室41開始與排出口45相通、同時再縮小壓縮室41的容積，同時將壓縮后的制冷劑通過排出口45排出。排出的制冷劑從構成密封容器1的排出通道121通過排出管46而用于與密封容器1外部連接的制冷循環后，通過吸入管47而返回到密封容器1內，以后反復同樣的動作。
但是，本發明的渦旋壓縮機并不限定于這種密封式的或橫置式的，也可用于開放式、或縱置式等各種狀態和姿勢。一般適用于使固定葉片20與回轉葉片30嚙合形成壓縮室41、具有滑動襯套44和十字環43那樣的滑動構件而進行驅動的所有結構。
使用密封式、免維修且不包含氯的氟化碳氫系制冷劑的制冷壓縮機不能期望由制冷劑帶來的潤滑性，滑動條件苛刻，當上述滑動襯套44和十字環43的滑動構件在這種環境下被使用時，其耐久性特別成問題。
因此，本發明的發明者等根據所述知識反復進行各種實驗持續研究的結果，獲得了由現有那樣的鐵系的燒結材料構成的滑動構件、并解決了現有的孔隙問題、可縮小其大小、并為分別獨立孔隙的適于滑動襯套44和十字環43的滑動構件。該滑動構件由于是鐵系且不需要進行特殊處理，故還是低成本的滑動構件。
該滑動構件與所述現有試料相同，其成分是，C0.1～1.0重量％，Cu0.5～3.0重量％，Ni1.0～7.0重量％，Mo0.1～1.5重量％。用經淬火處理的鐵系的燒結體，分別進行2次現有程度的燒結操作和沖壓操作、即可獲得如圖3A模式表示那樣、孔徑較小地分散著互相不連續的獨立孔隙51的孔隙結構的鐵系的燒結體。在處于燒結體表面的獨立孔隙51的表面具有開口51a。關于該材料，與現有試料相同，用水銀壓入法進行細孔檢查。結果是如下表2所示，整體細孔體積是0.0009cc/g，水銀的滲入量也比上述現有的情況進一步減少。該情況的整體細孔體積僅是滲入水銀的本實施例試料的表面上開口的獨立孔隙51部分。這種本實施例試料的密度是7.3g/cm3。孔隙51的大小約為10μm，比現有試料要小。另外，雖然說是對燒結操作和沖壓操作各進行2次，可是根據其條件、例如溫度、沖壓操作的壓力等的設定進行3次以上也是有效的。進行多次比只進行1次更有利于使操作變得容易。
對于本實施例試料和上述現有試料，本發明的發明者等將它們形成環，用圖4所示那樣的高壓氣體介質磨損試驗機在同樣條件下進行磨損試驗，比較了雙方的結果。觀察隨時間經過產生的摩擦系數的變化，在比重為7.0g/cm3的現有試料中，如圖5中B線所示，負載從100kgf左右開始摩擦系數變得極其高。而在比重為7.3g/cm3的本實施例試料中，如圖5中A線所示，負載從250kgf左右開始摩擦系數稍許開始變高。另外，在磨損試驗中，如圖6A所示，在比重為7.0g/cm3的現有試料中，如B棒那樣圓盤(對方材料)的磨損量是4μm，而在比重為7.3g/cm3的本實施例試料中，如A棒那樣小于1.2μm。此外，在燒傷試驗中，如圖6B所示，在比重為7.0g/cm3的現有試料中，如B棒那樣是93kgf，而在比重為7.3g/cm3的本實施例試料中，如A棒那樣高達289kgf。因此，本實施例試料的耐磨損性、耐燒傷性都較高，可適用于密封式、免維修的、且使用不含氯的氟化碳氫系制冷劑或碳化氫系制冷劑的、易產生油膜斷開的制冷壓縮機的滑動襯套44及十字環43，能獲得符合設計壽命的足夠的耐久性。
不過，在使用不含氯的制冷劑的情況下，若潤滑油使用與制冷劑相溶的，則所述潤滑油伴隨著通過密封容器1內各部的制冷劑而到達密封容器1內的各機械滑動部的具體部位。因此，在作為本實施形態1的滑動構件的情況下，對于提高滑動部的耐磨損性是特別有效的。作為不含氯的HFC系的氟化碳氫系制冷劑，例如有R134a、R125、R32等。另外，作為和這種制冷劑有相溶性的潤滑油，具有酯油、及其它乙醚油、烷基苯環油等。若是HC系制冷劑的碳化氫系制冷劑，為了省制冷劑化，使用難相溶性的潤滑油，例如環烷系礦油、碳酸酯。
另外，對現有試料與本實施例試料中間的比重為7.1g/cm3的比較試料作了燒傷試驗。在該試驗中，如圖6B中C棒所示，耐燒傷負載是123kgf，在苛刻的滑動條件下使用的滑動構件稍令人不安。因此，最好將由鐵系的燒結體構成的滑動構件的比重設定在7.3g/cm3以上。但是，本實施形態1的滑動構件也可在任何用途中使用，例如，在其他部分中使用，或用于開放式、能維修的制冷壓縮機，或用于除了制冷壓縮機以外的各種設備等。在這種用途的情況下，不一定要將比重設定在7.3g/cm3以上，只要滿足孔隙51是不與其他孔隙51連續的獨立孔隙51就可以了。而且，孔隙51滿足這種條件所產生的提高耐磨損性、耐燒傷性僅取決于在滑動構件的表面上開口的獨立孔隙51。即使在滑動構件的內部存在獨立孔隙，并不意味能提高耐磨損性。因此，若獨立孔隙51處于滑動構件的滑動面上，則能充分提高耐磨損性。
例如，通過鍛造加工上述的現有試料來制造規定形狀的滑動構件。由于以鍛造的機械壓力而使表面層壓縮，故可獲得高密度化和連續孔隙的獨立孔隙化，其結果，也可形成在表面具有獨立孔隙的規定密度的滑動面。即使用這種方法，也可謀求提高上述的耐磨損性。當然無需特別過問那種表面層的形成措施，也可研究、采用各種方法。另外，滑動構件的組成當然也不限于上述的，也可根據用途采用合適的。
然而，在環境保護上，在使用不含氯的氟化碳氫系或碳化氫系的制冷劑這種苛刻的潤滑環境的情況下，在內藏于構成制冷劑通道的密封容器1的壓縮機2中，如上所述，利用獨立孔隙的油膜保持力來對付這種苛刻的潤滑環境，處于滑動面的獨立孔隙51的開口狀態作用較大。
因此，關于在這種潤滑環境中的、油膜保持力和孔隙51的開口狀態的關系，本發明的發明者等進一步反復實驗、詳細研究，結果如圖7所示。圖7中的黑圓點表示在無氯的HFC系制冷劑介質中的連續孔隙時的油膜保持力。黑方塊表示在無氯的HFC系制冷劑環境中的獨立孔隙時的油膜保持力。虛線表示在含氯的HCFC系制冷劑環境中的連續孔隙時的、為確保耐燒傷性所要求的無氯的HFC系制冷劑的油膜保持力。另外，實驗證明，油膜保持力和耐燒傷性具有相關性，若提高油膜保持力，則被確認耐燒傷性也提高。因此，從圖7中得知，在獨立孔隙51的處于滑動面的開口面積為5％以下、滑動構件的密度為7.3g/cm3以上、尤其相當圓直徑10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)為85％以上的情況下，可確保良好的潤滑性，在該情況下，可獲得足夠的耐燒傷性以滿足免維修。具體地說，可獲得超出無所述氯的HFC系制冷劑環境中連續孔隙的場合的耐燒傷性。當相當圓直徑10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)為90％以上時，可獲得超出含所述氯的HCFC系制冷劑環境中的連續孔隙的場合的耐燒傷性。另外，潤滑油使用了與HFC系制冷劑相溶的酯油。
作為如前述那樣的、具有獨立孔隙51的燒結鐵的滑動構件，如上所述，通過反復2次沖壓燒結就可容易地獲得。尤其若在采用熱態成形，使模具整體升溫，就可形成使上述孔隙條件、密度條件及金屬結合穩定的高質量的滑動構件。
(實施形態2)如圖8所示，本實施形態2是將本發明適用于轉子式制冷壓縮機的一例子。本實施形態2的制冷壓縮機的主要結構是一般的。與電動機一起設置在密封容器101內的、處于壓縮機構100的工作缸102內的偏心的活塞103，通過由電動機借助驅動軸而作旋轉驅動，前端105a就與活塞103的外周103a滑動接觸并與隨其從動的葉輪105聯動，使形成在與工作缸102之間的壓縮室104擴大、縮小，當壓縮室104擴張時吸入制冷劑，當壓縮室104縮小時將吸入后的制冷劑壓縮、排出，供于制冷循環。
但是，作為這種制冷壓縮機的滑動構件的葉輪105也有與活塞103的外周滑動接觸部分易產生磨損的耐久性的問題。特別成問題的是在使用不含氯的氟化碳氫系制冷劑的情況下，易產生油膜斷開的苛刻的滑動條件，故特別成問題。因此，在本實施形態2中，用實施形態1所示的、由比重為7.3g/cm3以上的鐵系的燒結體所構成的滑動構件形成該葉輪105。由此，葉輪105即使在如前所述的苛刻的滑動條件下也可獲得與設計壽命相符的足夠的耐久性。
另外，根據滑動條件，形成葉輪105的滑動構件、還有用于其他部分的滑動構件等，都可采用實施形態1所揭示的各種條件。
工業上利用的可能性采用本發明的滑動構件，在滑動面上具有的獨立孔隙將進入那里的潤滑劑予以保留，在散布在滑動面上的狀態下持續供給潤滑劑以保持油膜。所以，因耐燒傷性提高、且是燒結鐵，故與鋁合金粉末的燒結體相比強度提高，從而可適用于制冷壓縮機的滑動襯套和十字環。另外，雖然這些滑動襯套和十字環的滑動對方是鋁系的回轉葉片，但由于是相互不同的金屬，即不是同質合金，故可防止同質合金所產生的膠粘。
而且，獨立孔隙若滿足相當圓直徑10μm以下的比例為85％以上、且處于滑動面的開口面積率為5％以下，則在滑動環境最苛刻、將不含氯的制冷劑和酯油的潤滑油組合使用的情況下，也可確保良好的潤滑性，可獲得免維修的足夠的耐燒傷性。具體地說，可獲得比包含氯的HFC系制冷劑介質中的連續孔隙時更強的耐燒傷性。此外，若相當圓直徑10μm以下的比例為90％以上，則可獲得包含氯的HCFC系制冷劑介質中的連續孔隙時以上的耐燒傷性。
由于滑動構件是反復進行2次沖壓后燒結而形成的，故可成為穩定地滿足上述孔隙條件的高質量的滑動構件。其密度最好是7.3g/cm3以上。
關于本發明的各制冷壓縮機，它們的每個種類、或每個部分，在耐久性上易成為問題的滑動襯套、十字環、葉輪若是前述各種滑動構件時，可達到與上述各場合的滑動構件同樣的作用而獲得制冷壓縮機的長壽命化。即使它們是難以保持強度的小零件，滑動對方是鋁系的回轉葉片，或者是使用不含氯的制冷劑的、不能期望靠制冷劑進行潤滑的環境，并在鐵系滑動部成為高溫、酯油容易產生熱分解而引起化學磨損那樣的使用條件下，也可由于所述潤滑性、耐燒傷性的提高來滿足與免維修相對應的足夠的耐久性。另外，由于通過降低摩擦系數來減少滑動損失，故壓縮機的能力提高。
也就是說，可以減少獲得相同能力的能量輸入，有利于節省能源。因此，本發明有二大特點可獲得環境保護和使滑動構件具有足夠的強度及耐久性、即可使制冷壓縮機長壽命化。
權利要求
1.一種滑動構件，系鐵系的燒結體，其特征在于，具有獨立孔隙(51)，該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上，處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下。
2.一種滑動構件，系鐵系的燒結體，其特征在于，反復進行多次沖壓后燒結而形成，具有獨立孔隙(51)，該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上，處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下。
3.如權利要求1所述的滑動構件，其特征在于，密度是7.3g/cm3以上。
4.一種制冷壓縮機，具有壓縮機構部(2)；驅動該壓縮機構部(2)的電動機(3)；將該電動機(3)的旋轉力傳遞給所述壓縮機構(2)的回轉葉片(30)的曲軸(6)；設在該曲軸(6)與所述回轉葉片(30)之間的滑動襯套(44)，其特征在于，該滑動襯套(44)是由至少在滑動面上具有獨立孔隙(51)的鐵系的燒結體所構成的滑動構件。
5.如權利要求4所述的制冷壓縮機，其特征在于，回轉葉片(30)是鋁系。
6.一種制冷壓縮機，具有壓縮機構部(2)；驅動該壓縮機構部(2)的電動機(3)；將該電動機(3)的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部(2)的回轉葉片(30)的曲軸(6)；設在該曲軸(6)與所述回轉葉片(30)之間的滑動襯套(44)，其特征在于，該滑動襯套(44)由具有獨立孔隙(51)、且該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上、處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下的鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
7.一種制冷壓縮機，具有壓縮機構部(2)；驅動該壓縮機構部(2)的電動機(3)；將該電動機(3)的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部(2)的回轉葉片(30)的曲軸(6)；設在該曲軸(6)與所述回轉葉片(30)之間的滑動襯套(44)，其特征在于，該滑動襯套(44)是由反復進行多次沖壓后燒結而形成的、具有獨立孔隙(51)、且該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上、處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下的鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
8.如權利要求7所述的制冷壓縮機，其特征在于，回轉葉片(30)是鋁系。
9.如權利要求6所述的制冷壓縮機，其特征在于，滑動構件的密度是7.3g/cm3以上。
10.如權利要求6所述的制冷壓縮機，其特征在于，制冷劑使用不含氯的氟化碳氫系、碳化氫系制冷劑。
11.如權利要求10所述的制冷壓縮機，其特征在于，潤滑油使用酯油。
12.一種制冷壓縮機，具有壓縮機構部(2)；驅動該壓縮機構部(2)的電動機(3)；將該電動機(3)的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部(2)的回轉葉片(30)的曲軸(6)；將所述回轉葉片(30)支承成使其相對固定葉片(20)不作自轉而作回轉運動的十字環(43)，其特征在于，該十字環(43)是由至少在滑動面上具有獨立孔隙(51)的、鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
13.如權利要求12所述的制冷壓縮機，其特征在于，回轉葉片(30)是鋁系。
14.一種制冷壓縮機，具有壓縮機構部(2)；驅動該壓縮機構部(2)的電動機(3)；將該電動機(3)的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部(2)的回轉葉片(30)的曲軸(6)；將所述回轉葉片(30)支承成使其相對固定葉片(20)不作自轉而作回轉運動的十字環(43)，其特征在于，該十字環(43)由在滑動面上具有獨立孔隙(51)、且該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上、處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下的鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
15.一種制冷壓縮機，具有壓縮機構部(2)；驅動該壓縮機構部(2)的電動機(3)；將該電動機(3)的旋轉力傳遞給所述壓縮機構部(2)的回轉葉片(30)的曲軸(6)；將所述回轉葉片(30)支承成使其相對固定葉片(20)不作自轉而作回轉運動的十字環(43)，其特征在于，該十字環(43)由反復進行多次沖壓后燒結而形成的、在滑動面具有獨立孔隙(51)、且該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上、處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下的鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
16.如權利要求15所述的制冷壓縮機，其特征在于，回轉葉片(30)是鋁系。
17.如權利要求14所述的制冷壓縮機，其特征在于，滑動構件的密度是7.3g/cm3以上。
18.如權利要求14所述的制冷壓縮機，其特征在于，制冷劑使用不含氯的氟化碳氫系制冷劑。
19.如權利要求15所述的制冷壓縮機，其特征在于，制冷劑使用不含氯的氟化碳氫系制冷劑。
20.如權利要求18所述的制冷壓縮機，其特征在于，潤滑油使用酯油。
21.一種制冷壓縮機，具有與工作缸(102)內面滑動接觸、作偏心旋轉的活塞(103)；設在工作缸(102)上的、以與該活塞(103)滑動接觸、從而隨其產生從動的葉輪(105)，其特征在于，該葉輪(105)由在滑動面上具有獨立孔隙(51)、且該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上、處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下的鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
22.一種制冷壓縮機，具有與工作缸(102)內面滑動接觸、作偏心旋轉的活塞(103)；設在工作缸(102)上的、以與該活塞(103)滑動接觸、從而隨其產生從動的葉輪(105)，其特征在于，該葉輪(105)由反復進行多次沖壓后燒結而形成的、在滑動面上具有獨立孔隙(51)、且該獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85％以上、處于滑動面的孔隙的開口面積率是5％以下的鐵系的燒結體的滑動構件所構成。
23.如權利要求21所述的制冷壓縮機，其特征在于，滑動構件的密度是7.3g/cm3以上。
24.如權利要求21所述的制冷壓縮機，其特征在于，制冷劑使用不含氯的氟化碳氫系制冷劑。
25.如權利要求22所述的制冷壓縮機，其特征在于，制冷劑使用不含氯的氟化碳氫系制冷劑。
26.如權利要求24所述的制冷壓縮機，其特征在于，潤滑油使用酯油。
全文摘要
用于各種用途的滑動構件、或用于各種制冷壓縮機的滑動襯套、十字環、葉輪,若滿足如下條件就可實現它是鐵系的、與鋁系的構件之間難以產生膠粘且滑動面的油膜難以產生斷開的、耐磨損性優異的性質:第一,它是至少在滑動面上具有獨立孔隙(51)的鐵系的燒結體;第二,為利用該獨立孔隙(51)來保持滑動面的油膜而提高潤滑性,獨立孔隙(51)的相當圓直徑為10μm以下的比例(10μm以下的孔隙數/整體的孔隙數)是85%以上,處于滑動面的獨立孔隙(51)的開口面積率是5%以下;第三,將滑動體的密度設定為7.3g/cm
文檔編號F04C18/02GK1270661SQ9880905
公開日2000年10月18日 申請日期1998年9月17日 優先權日1997年9月18日
發明者二上義幸, 平野秀夫, 岡秀人, 坪川正浩 申請人:松下電器產業株式會社