专利名称：密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件的利记博彩app
密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件技术领域
本发明特别涉及在空调、制冷或热水等制冷循环中使用的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件，尤其是涉及不含氯的密闭型制冷剂压缩机中的轴承的耐磨耗性提高坐寸O背景技术
在现有的密闭型制冷剂压缩机中，作为其轴承材料，使用铸铁、青铜系材料、铝合金系材料等金属系材料、或树脂系材料、树脂与金属的复合材料。上述青铜系材料中含有大量的铅等。除了压缩机，一般也存在很多含铅的滑动材料。
为了防止发生咬合，对插入轴承的旋转轴进行了表面处理。如果是铸铁以外的轴承材料时，轴承通过使用不同于旋转轴(轴)的材料来抑制发生咬合和磨耗。
另外，旋转轴和轴承为了防止即使在其滑动部(轴承面)发生润滑油耗尽的边界润滑状态或油膜暂时变薄的混合润滑状态，其滑动部不发生咬合或烧结，已知有上述轴承使用含有自润滑性的石墨的碳基材料。另外，对于构成轴承的碳基材料，为了在与旋转轴的滑动中形成稳定的油膜，已知有使金属浸溃于碳基材料的气孔中。
作为这种已知的例子有特开2002-213356号公报(专利文献I)中所述的例子等。 在该专利文献I中记载了作为密闭型制冷剂压缩机的轴承使用在含石墨的高硬度碳基材料中浸溃高熔点的Cu-Sn合金的轴承部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献I特开2002-213356号公报发明内容
发明要解决的课题
密闭型制冷剂压缩机为了提高其性能，存在轴承负荷增大的趋势，因此油导致润滑膜部分破裂，轴承与旋转轴局部直接接触，容易形成所谓的边界润滑状态或混合润滑状态。另外，在压缩机的开始运转(启动)时或停止时，未向轴承滑动部供给足够的润滑油，容易形成上述的边界润滑状态或混合润滑状态。而且，制冷循环的制冷剂过度地混入润滑油中，轴承滑动部也容易发生上述的边界润滑状态等。
如果发生这样的边界润滑状态等，目前的金属系轴承、树脂系轴承、进行了表面处理的旋转轴等就容易发生烧结或咬合。作为减轻轴承负荷的方法，虽然也可以加大轴承的内径，或增加轴承的长度，但在内置电机的密闭型制冷剂压缩机中，可以设置轴承的空间是有限的，因此有一定的限制。
众所周知，将具有润滑性的铅或锑作为一组分的铅青铜或锑合金、铅或锑与碳的复合材料等不容易引起烧结或咬合。但是担心铅或锑对环境或人体有影响，而成为 PRTR(环境污染物质排放和转移的登记)的法规限制对象物质。
另外，上述铅青铜或锑合金、铅或锑与碳的复合材料虽然利用金属的低熔点，提高 了在无润滑或苛刻条件下的摩擦性能，但在高温中的使用或在苛刻的滑动状态持续的条件 下使用的轴承的磨耗将加剧。
已知有在里衬金属(钢板)上烧结青铜，然后在其上面烧结四氟乙烯树脂(PTFE )的 卷制衬套。该卷制衬套虽然成本低，但由于表面树脂层的耐热温度为250 300°C，因此如 果在苛刻的滑动状态下使用时就会变成高温，上述树脂溶出，耐磨耗性显著降低。尤其是密 闭型制冷剂压缩机的滑动部是通过制冷剂的吸入压力和排出压力的压差形成的压差供油 方式，向主轴承或旋转轴承等的各滑动部供给压缩机内底部的润滑油进行润滑。由于该压 差供油方式在压缩机启动时滑动部的润滑油被制冷剂冲走，且在停止时形成滑动部的油膜 被切断的状态，因此形成苛刻的运转环境，容易形成上述边界润滑状态或混合润滑状态。
即使是在这样几乎不能期待油进行润滑的边界润滑状态或混合润滑状态，作为不 易发生咬合或烧结的轴承，上述专利文献I中所述的含有自润滑性的石墨的碳轴承是有效 的。该碳轴承是通过烧成碳基材料进行制造，因此产生气孔，为了保持轴承滑动部的油膜保 持性，要用金属进行浸溃。
但是，该专利文献I就提高耐磨耗性和抗烧结性进行了说明，而未考虑降低生产 成本。
本发明的目的在于得到既可以保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性又可以提高加 工性、降低生产成本的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明是密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括压缩制冷 剂的压缩机部、与上述压缩机部连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以 及支撑上述旋转轴的轴承，其特征在于，上述轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料 的气孔中浸溃纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜 或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸溃率以体积％计为15 40%。
本发明的其他特征在于，密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括具有固定涡盘 和旋转涡盘的压缩机部、通过旋转轴承与上述压缩机部的旋转涡盘连接的旋转轴、通过该 旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的主轴承，上述旋转轴承或上述主轴 承的至少一方的轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃纯铜或含有不 可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件形成,上述纯铜或Cu-Sn纯铜或合金相对该轴 承部件的浸溃率以体积％计为15 40%。
本发明的又一特征在于，密闭型制冷剂压缩机用的轴承部件，是用于密闭型制冷 剂压缩机的轴承的轴承部件，以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃纯铜或含 有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的部件而形成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该部件的 浸溃率以体积％计为15 40%。
发明效果
根据本发明，能够得到既保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性又能够提高加工性、 降低生产成本的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件。
图1是表示本发明的密闭型制冷剂压缩机的实施例1的纵截面图。
图2是在油/制冷剂中使用图1的密闭型制冷剂压缩机的碳轴承的情况下，说明 Cu-Sn合金向上述碳轴承的浸溃率和磨耗量的关系的线图。
图3是在制冷剂环境中使用图1的密闭型制冷剂压缩机的碳轴承的情况下，说明 Cu-Sn合金向上述碳轴承的浸溃率和磨耗量的关系的线图。
图4是说明Cu-Sn合金向图1的密闭型制冷剂压缩机的碳轴承的浸溃率和利用切 割工具加工该碳轴承时的上述切割工具的磨耗量的关系的线图。
图5是对图2所示的试验例2的R410A制冷剂环境中的磨耗试验的磨耗量与比较 例6和比较例9的比较进行说明的图。
图6是对图2所示的试验例2的R410A制冷剂环境中的磨耗试验的平均摩擦系数 与比较例6和比较例9的比较进行说明的图。
图7是对图2所示的试验例2的耐负荷试验的磨耗量与比较例6、比较例8和比较 例9的比较进行说明的图。
图8是对图2所示的试验例2和比较例6中的氮透过测试结果进行的线图。
符号说明
1:密闭容器，2 :压缩机部，3 :平衡块，
4 :旋转涡盘，4a :底座，4b :涡卷体，4c :凸起部，4d :键槽，
5 :固定涡盘，5a :底座，5b :涡卷体，5c :吸入口，5d :排出口
6 :主轴承,6a :上侧主轴承,6b :下侧主轴承
7 :旋转轴，7a :主轴部，7b :曲轴部，7c :油路
8 :欧氏联轴节
9 电机，9a :定子，9b :转子
10 :密闭型制冷剂压缩机
11 :吸入管
12 :副轴承
13 :上机架，14 :下机架，
15 :油槽部
16 :旋转轴承
17 :导油管
18 :排出室
19 电机室
20 :排出管具体实施方式
以下利用附图就本发明的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件的具体实施 例进行说明。
实施例1
通过图1至图8就本发明的密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件的实施例1 进行说明。
图1是密闭型制冷剂压缩机的一种即涡盘压缩机的纵截面图，用于空调、制冷机 或热水机等制冷循环设备。利用该图1就本实施例的密闭型制冷剂压缩机进行说明。
对于密闭型制冷剂压缩机10，作为主要构成元件在密闭容器I内包括压缩制冷 剂的压缩机部2、与该压缩机部2连接的旋转轴7、通过该旋转轴7驱动上述压缩机部2的 电机9、支撑上述旋转轴7的轴承(主轴承6、副轴承12)、通过焊接等固定在上述密闭容器I 上而支撑上述压缩机部2和上述主轴承6的上机架13以及通过焊接等固定在上述密闭容 器I上而支撑上述副轴承12的下机架14等。
作为上述制冷剂，使用不含氯的制冷剂，例如使用R410A、二氧化碳、丙烷等中的任 意一种制冷剂。在上述密闭容器I的底部设置存储润滑油的油槽部15。
上述电机9具有固定在密闭容器I上的定子9a和固定在上述旋转轴7的主轴部 7a上而可自由转动地配置在上述定子9a内侧的转子％。
上述压缩机部2，在底板5a上以竖立涡卷状涡卷体5b的方式形成的固定涡盘5和 在底板4a上以竖立涡卷状涡卷体4b的方式形成的旋转涡盘4使上述两个涡卷体5b、4b彼 此啮合地设置。通过这样，在上述固定涡盘5和上述旋转涡盘4之间形成压缩室。
另外，在上述固定涡盘5的外周部形成吸入口 5c，而且在其中央部形成排出口 5d。 该固定涡盘5通过螺栓固定在上述上机架13上。上述旋转涡盘4配置在上述固定涡盘5 和上述上机架13之间，通过作为自转预防装置的欧氏联轴节8可旋转地设置。该欧氏联轴 节8为了使上述旋转涡盘4相对固定涡盘5不进行自转而只进行旋转运动，可自由滑动地 分别与设置在旋转涡盘4的底板4a背面的键槽4d和设置在上述上机架13的底座上的键 槽卡合。
上述固定涡盘5、旋转涡盘4以及上述上机架13通过铸铁或含有5 15重量％的 Si的Al基合金等构成。
上述旋转轴7由与上述转子9b结合的上述主轴部7a和一体设置在该主轴部7a 的上侧端部并进行偏心旋转的曲轴部7b构成。该曲轴部7b通过旋转轴承16与向上述压 缩机部2的旋转涡盘4的底板4a的涡卷体相反侧突出形成的凸起部4c卡合。由此形成当 驱动上述电机9时，旋转轴7的曲轴部7b就进行偏心旋转，上述旋转涡盘4随之进行旋转 运动的结构。上述旋转轴承16固定在上述旋转涡盘的凸起部4c而设置。
在上述旋转轴7的主轴部7a的下端部安装导油管17，另外，在上述旋转轴7上形 成油路7c，使该旋转轴7贯通轴方向。而且在上述旋转轴7的主轴部7a固定平衡块3。上 述旋转轴7使用铬钥钢(SCM材料)，经过渗碳热处理使维氏硬度为HV700以上。另外，对于 上述旋转轴7的主轴部7a，上述主轴承6支撑上述转子9b的上侧，上述副轴承12支撑下 侧。
上述主轴承6由曲轴部7b侧的上侧主轴承6a和电机9侧的下侧主轴承6b构成。
在上述结构的制冷剂压缩机上，通过电机9使旋转轴7旋转，启动制冷剂压缩机 10，旋转涡盘4就通过曲轴部7b的偏心旋转不进行自转而只相对固定涡盘5进行旋转运 动。通过这样，制冷循环的制冷剂气体被从吸入管11导入，从吸入口 5c吸入压缩机部2，被 在压缩机部2的压缩室压缩后从排出口 5d向密闭容器I内的排出室18排出。该排出后的 制冷剂气体在上述压缩机部2下部的电机室19流动，冷却电机9的同时分离润滑油，然后 与上述电机室19连通地从设置在上述密闭容器I的排出管20向上述制冷循环排出。
上述密闭容器I内通过充满高压的制冷剂气体，从而存储于密闭容器I底部的上 述油槽15中的润滑油通过吸入压和排出压的压差经过导油管17和油路7c向上述副轴承 12、上述主轴承6、上述旋转轴承16以及压缩机部2的滑动部等供给，对这些滑动部进行润 滑。但是，在启动压缩机时或压缩机的排出侧的压力高时，向上述轴承6、12、16的润滑油的 供给不足，容易发生磨耗或烧结等损坏。在轴承的面压增加的高负荷运转时，特别容易发生 上述的磨耗或烧结等损坏。
因此，在本实施例中，为了避免在润滑油的供给不足或轴承面压提高的高负荷运 转的情况下，难以发生上述轴承6、12、16的磨耗或烧结等损坏，上述轴承尤其是主轴承6或 旋转轴承16使用在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃纯铜或含有不可避免组 成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件。
以下就图1所示的上述主轴承6或上述旋转轴承16的生产方法进行说明。
首先，碳质的碳基材料通过CIP (冷等静压成型)、将材料放入模具中施加压力而成 型的挤压成型等进行成型。另外，碳质的碳基材料通过使用近净成形而形成圆柱形状，例如 可以通过近净成形的单个挤压成型法而形成圆筒或圆柱体。
利用规定的温度烧制用上述方法成型的碳质的碳基材料，然后在高温下进行石墨 化处理。将经过了这些工序的通过上述CIP或挤压成型加工的碳基材料剪切成长方形。另 外将通过上述近净成形加工的圆柱形的碳基材料(除了通过单个挤压成型法加工的材料) 根据所使用的轴承剪切成小圆筒或小圆柱。
在利用规定的温度烧制，然后在高温下进行了石墨化处理的上述碳基材料上形成 许多气孔，该气孔连通碳基材料的内外，在作为轴承使用时不能形成油膜，因此在上述气孔 内浸溃金属。该金属的浸溃工序是，首先在真空炉中将放入了金属或合金材料的坩埚加热 到相对这些金属或合金的熔融温度高100°c的温度，使这些金属或合金成为金属熔液状态。 然后，将形成了规定长度的圆柱体或长方体的含有石墨的上述碳基材料浸溃在这些金属或 合金的金属熔液中，利用氮气进行加压，从而使这些金属或合金浸溃在上述碳质的碳基材 料的气孔中。然后，从坩埚中取出这些碳质的碳基材料，进一步将该长方形的碳基材料或利 用近净成形加工的小圆筒或小圆柱的碳基材料(除了通过单个挤压成型法加工的材料)进 行切割加工，形成圆筒形。通过这样可以生产成为上述主轴承6或上述旋转轴承16的轴承 部件。
在这样生产的由碳基材料加工的轴承部件构成的轴承6、16上，如果浸溃在上述 碳基材料中的金属是低熔点时，则在苛刻环境下的滑动所产生的发热使上述金属熔化，导 致耐磨耗性的降低。因此，作为可以适应轴承滑动部的发热或苛刻的滑动状态的轴承部件， 使用将高熔点的Cu-Sn合金浸溃在高硬度的碳基材料中的轴承部件。
由于该轴承部件是在高硬度的碳基材料的气孔中浸溃Cu-Sn合金，因此整体的加 工性变差，生产成本增加。如果减少上述Cu-Sn合金的浸溃率，虽然加工性得到改善，但耐 磨耗性降低。原因是通过使上述合金浸溃于存在于碳基材料中的气孔中，密封上述气孔的 密封度发生变化，根据该密封度，上述旋转轴与上述碳轴承之间的滑动面上的油膜的形成 状态有所不同。
另外，碳基材料的硬度根据其石墨化度而不同。石墨化度越高，其硬度越软，加工 性也有改善。
因此，本实施例是使轴承部件具有高耐磨耗性和抗烧结性，并且提高加工性，可以低成本生产，将该轴承部件用于密闭型制冷剂压缩机，从而提高其可靠性且延长使用寿命。
即，本实施例的密闭型制冷剂压缩机将使用以下结构(A)的轴承部件作为基本结构。
(A)以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃含有纯铜或不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成,上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸溃率以体积％计为15 40%。
通过形成这样的轴承部件，可以不破坏加工性而提高耐磨耗性。本实施例为了进一步不破坏加工性而提高耐磨耗性，也可以具有以下(B) (D)的结构。
(B)使含有不可避免组成的杂质的上述Cu-Sn合金含有5 15重量％的Sn。
(C)上述碳基材料的石墨化度为60 90%。另外，可以通过X-射线衍射等手段确认上述石墨化度。
(D)在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃含有纯铜或不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的上述轴承部件的氮透过量在O. 49MPa的氮气压力时的氮透过测试中为 O O. 10cc/mino
通过形成上述结构，即使在轴承滑动部的油膜消失或变薄的边界润滑状态或混合润滑状态下使用，也可以得到低摩擦、难以发生咬合或烧结的稳定的滑动性能。并且由于加工性好,因而可以降低轴承的生产成本。因此,根据本实施例，由于可以使轴承部件具有高耐磨耗性和抗烧结性，且可以提高加工性，低成本地生产，因此密闭型制冷剂压缩机通过采用该轴承部件，能够提高其可靠性，且能够实现使用寿命长、低成本。
其次，将构成密闭型制冷剂压缩机使用的主轴承6和旋转轴承16的轴承部件在本实施例中的试验例I至4与比较例5至9比较而进行说明。
表I是表不本实施例中的试验例I至4和比较例5至9的浸溃金属、浸溃率、石墨化度和氮透过量。
表权利要求
1.密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括压缩制冷剂的压缩机部、与上述压缩机部连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的轴承， 上述轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸溃率以体积％计为15 40%。
2.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述制冷剂是不含氯的制冷剂。
3.根据权利要求2所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述制冷剂是R410A、二氧化碳、丙烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，含有不可避免组成的上述Cu-Sn合金含有5 15重量％的Sn。
5.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述碳基材料的石墨化度为60 90%ο
6.根据权利要求2所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸溃率以体积％计为20 30%。
7.根据权利要求1所述的密闭型制冷剂压缩机，其特征在于，在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的上述轴承部件的氮透过量在O. 49MPa的氮气压力下的氮透过量测试中为O O. 10cc/min。
8.密闭型制冷剂压缩机，在密闭容器内包括具有固定涡盘和旋转涡盘的压缩机部、通过旋转轴承与上述压缩机部的旋转涡盘连接的旋转轴、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机以及支撑上述旋转轴的主轴承，其特征在于， 上述旋转轴承或上述主轴承的至少一方的轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件而构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸溃率以体积％计为15 40%。
9.密闭型制冷剂压缩机用的轴承部件，其为用于密闭型制冷剂压缩机的轴承的轴承部件，其特征在于，由在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸溃了纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的部件形成,上述纯铜或Cu-Sn合金相对该部件的浸溃率以体积％计为15 40%。
全文摘要
本发明涉及密闭型制冷剂压缩机及其使用的轴承部件，既保持轴承的高耐磨耗性和抗烧结性又提高加工性、降低生产成本。密闭型制冷剂压缩机(10)在密闭容器(1)内包括压缩制冷剂的压缩机部(2)、与该压缩机部连接的旋转轴(7)、通过该旋转轴驱动上述压缩机部的电机(9)以及支撑上述旋转轴的轴承(6)。上述轴承是以在非晶质碳和石墨形成的碳基材料的气孔中浸渍纯铜或含有不可避免组成的杂质的Cu-Sn合金的轴承部件构成，上述纯铜或Cu-Sn合金相对该轴承部件的浸渍率以体积%计为15～40%。
文档编号F16C33/24GK103032332SQ20121030198
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月23日 优先权日2011年10月5日
发明者高安博, 马场昇, 大岛健一, 中岛昌一 申请人:日立空调·家用电器株式会社