JP2000274352A

JP2000274352A - レシプロ型圧縮機

Info

Publication number: JP2000274352A
Application number: JP8115799A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Sakai; 寿和境; Shigeru Sasabe; 笹部　　茂; Akihiro Nozue; 章浩野末
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】レシプロ型圧縮機において、ピストンピンと
コネクティングロッドとの連結部の異常摩耗の防止を目
的とする。【解決手段】コネクティングロッド５とピストンピン
１３の連結部では、固定されたピストンピン１３に対し
てコネクティングロッド５が揺動運動するために、潤滑
油による流体被膜が形成されにくく、摺動面の一部で金
属接触が発生する。このとき、ピストンピン１３の表面
に形成された非凝着性被膜１４と、コネクティングロッ
ド５の連結部の金属接触部が摺動することで、コネクテ
ィングロッド５を形成するアルミニウムがピストンピン
１３に凝着することを防止する。この結果、コネクティ
ングロッド５とピストンピン１３の連結部周辺の温度上
昇を低減し、潤滑油の離脱を抑制することで乾燥摩擦状
態への移行を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫の冷媒圧縮
機等のレシプロ型圧縮機のピストンピン部の耐久性向上
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レシプロ型圧縮機のピストンピン
部の耐久性を向上する手段として、ピストンピンの表面
に耐摩耗性被膜を形成する方法が、実開昭６１−１４９
７８３号公報等に開示されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来のレシプロ
型圧縮機の特徴について説明する。

【０００４】図７は従来のレシプロ型圧縮機の断面図で
ある。図７において、１は駆動源（図示せず）に接続さ
れたクランクシャフト、２はシリンダ（図示せず）内を
往復するピストン、３はピストン２に固定された鋼製の
ピストンピン、４は窒化処理によりピストンピン３の表
面に形成された耐摩耗性被膜、５はクランクシャフト１
とピストンピン３を連結するコネクティングロッドであ
る。コネクティングロッド５は軽量化のため、アルミニ
ウム合金で形成されている。

【０００５】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン３を介してピストン２に
伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガスが
圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン３
とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【０００６】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油（図示せず）による流体潤滑主体とな
る。一方、コネクティングロッド５とピストンピン３の
連結部では、固定されたピストンピン３に対してコネク
ティングロッド５が揺動運動するために、潤滑油による
流体被膜が形成されにくく、特に回転方向が逆転する際
に一瞬静止して摺動面の一部で金属接触が発生する。こ
のとき、ピストンピン３の表面に形成された窒化鉄から
なる耐摩耗性被膜４と、コネクティングロッド５の連結
部が摺動することで凝着等の異常摩耗への移行が抑制さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、融点が低く凝着しやすいアルミニウム合
金製のコネクティングロッドでは、ピストンピンとの連
結部において金属接触が発生した場合、摺動発熱により
金属接触部の周辺温度が上昇して、溶融したアルミニウ
ムが耐摩耗性被膜に凝着し、連結部での摺動状態がアル
ミニウム同志の厳しい凝着摩耗に発展する。

【０００８】この結果、摩擦係数が増大してさらに周辺
温度が上昇して、連結部に供給されている潤滑油が摺動
面に吸着できなくなり、耐摩耗性被膜とコネクティング
ロッドの連結部が完全に乾燥摩擦状態になり、耐摩耗性
被膜の限界を越えて異常摩耗が発生する。そこで、コネ
クティングロッドとピストンピンの連結部の温度上昇を
低減し、潤滑油の摺動面からの脱離を抑制し乾燥摩擦状
態への移行を防止する方法が望まれている。

【０００９】本発明は、このようなコネクティングロッ
ドとピストンピンの連結部の乾燥摩擦状態への移行を防
止することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明のレシプロ
型圧縮機は、ピストンピンのクランクシャフト側表面
に、アルミニウム材に対して非凝着性を示す被膜を形成
したものである。

【００１１】この発明によれば、コネクティングロッド
とピストンピンの連結部の金属接触部の摩擦係数を低く
保つことで、温度上昇を低減し、潤滑油の摺動面からの
離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止できるもので
ある。

【００１２】また、潤滑性被膜を圧縮荷重の加わるピス
トンピンのクランクシャフト側表面を中心に厚さ０．１
〜１０μｍと薄く形成することで、非凝着性被膜の形成
にともなう、コネクティングロッドとピストンピンの連
結部の寸法の増大やクリアランスの変化を抑制しながら
所期の目的を達成するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、シリンダ内をピストンが往復しながら圧縮するレシ
プロ型圧縮機において、駆動源に接続されたクランクシ
ャフトと、前記ピストンに固定された鋼製のピストンピ
ンと、前記ピストンピンの前記クランクシャフト側表面
に形成された厚さ０．１〜１０μｍの非凝着性被膜と、
前記クランクシャフトと前記ピストンピンを連結するア
ルミニウム合金製のコネクティングロッドと、各摺動部
を潤滑する潤滑油からなるレシプロ型圧縮機であり、コ
ネクティングロッドとピストンピンの連結部の金属接触
部の摩擦係数を低く保つことで、温度上昇を低減し、潤
滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行
を防止するという作用を有する。

【００１４】また、潤滑性被膜を圧縮荷重の加わるピス
トンピンのクランクシャフト側表面を中心に厚さ０．１
〜１０μｍと薄く形成することで、非凝着性被膜の形成
にともなう、コネクティングロッドとピストンピンの連
結部の寸法の増大やクリアランスの変化を抑制すること
ができる。

【００１５】請求項２に記載の発明は、ＴｉＡＬＮセラ
ミック膜からなる非凝着性被膜をピストンピンの表面に
形成した請求項１記載のレシプロ型圧縮機であり、アル
ミニウム合金製のコネクティングロッドが微視的に溶融
する厳しい条件においてもピストンピン表面にアルミニ
ウムが凝着することを防止することができ、コネクティ
ングロッドとピストンピンの連結部の温度上昇を著しく
低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状
態への移行を防止という作用を有する。

【００１６】請求項３に記載の発明は、ダイヤモンドラ
イクカーボン膜からなる非凝着性被膜をピストンピンの
表面に形成した請求項１記載のレシプロ型圧縮機であ
り、アルミニウム合金製のコネクティングロッドが微視
的に溶融する厳しい条件においてもピストンピン表面に
アルミニウムが凝着することを防止することができると
ともに、揺動運動時の静摩擦係数を０．２程度に保つこ
とができ、コネクティングロッドとピストンピンの連結
部の温度上昇を著しく低減し、潤滑油の摺動面からの離
脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止という作用を有
する。

【００１７】請求項４に記載の発明は、二硫化モリブデ
ン膜からなる非凝着性被膜をピストンピンの表面に形成
した請求項１記載のレシプロ型圧縮機であり、アルミニ
ウム合金製のコネクティングロッドが微視的に溶融する
厳しい条件においてもピストンピン表面にアルミニウム
が凝着することを防止することができるとともに、揺動
運動時の静摩擦係数を０．２程度に保つことができ、コ
ネクティングロッドとピストンピンの連結部の温度上昇
を著しく低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾
燥摩擦状態への移行を防止という作用を有する。

【００１８】また、二硫化モリブデン膜はＨｖ５００以
下の低硬度であり、母材硬度の低い安価な材料でも大き
な硬度差がつかず、接触部の微視的変形による被膜の剥
離を防止することができる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、アルコール系油
性向上剤を配合した潤滑油を用いた請求項１，２，３、
あるいは４記載のレシプロ型圧縮機であり、初期のなじ
み摩耗の間に薄い非凝着性被膜が摩耗した後でも、アル
コール系油性向上剤が鋼製のピストンピン母材に吸着
し、コネクティングロッドとピストンピンの連結部の金
属接触部の摩擦係数を低く保つことで、温度上昇を低減
し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態へ
の移行を防止という作用を有する。

【００２０】請求項６に記載の発明は、カーボネート系
油性向上剤を配合した潤滑油を用いた請求項１，２，
３、あるいは４記載のレシプロ型圧縮機であり、初期の
なじみ摩耗の間に薄い非凝着性被膜が摩耗した後でも、
カーボネート系油性向上剤が鋼製のピストンピン母材に
吸着し、コネクティングロッドとピストンピンの連結部
の金属接触部の摩擦係数を低く保つことで、温度上昇を
低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状
態への移行を防止という作用を有する。

【００２１】また、カーボネート系油性向上剤は、アル
コール系油性向上剤に比べて極性が高く吸着性に優れる
一方、摺動部が異常発熱した場合にカーボネート基が分
解するため、鉄やアルミニウムとの反応性が低く、腐食
摩耗等の問題を回避することができる。

【００２２】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図５を用いて説明する。

【００２３】（実施の形態１）図１は本発明のレシプロ
型圧縮機の断面図である。図１において、１は駆動源
（図示せず）に接続されたクランクシャフト、２はシリ
ンダ（図示せず）内を往復するピストン、１３はピスト
ン２に固定された鋼製のピストンピン、１４はピストン
ピン１３の表面に形成された厚さ１μｍの非凝着性被
膜、５はクランクシャフト１とピストンピン１３を連結
するアルミニウム合金製のコネクティングロッドであ
る。

【００２４】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン１３を介してピストン２
に伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガス
が圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン１
３とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【００２５】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油（図示せず）による流体潤滑主体とな
る。一方、コネクティングロッド５とピストンピン１３
の連結部では、固定されたピストンピン１３に対してコ
ネクティングロッド５が揺動運動するために、潤滑油に
よる流体被膜が形成されにくく、摺動面の一部で金属接
触が発生する。

【００２６】このとき、ピストンピン１３の表面に形成
された非凝着性被膜１４と、コネクティングロッド５の
連結部の金属接触部が摺動することで、コネクティング
ロッド５を形成するアルミニウムが溶融するような厳し
い条件においてもピストンピン１３の表面にアルミニウ
ムが凝着することを防止する。この結果、コネクティン
グロッド５とピストンピン１３の連結部周辺の温度上昇
を低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦
状態への移行を防止する。

【００２７】以上のように実施の形態１は、非凝着性被
膜により、ピストンピン表面にコネクティングロッドを
形成するアルミニウムが凝着することを防止すること
で、アルミニウム同志の凝着摩耗を回避して温度上昇を
低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状
態への移行を防止できるものである。また、非凝着性被
膜を圧縮荷重の加わるピストンピンのクランクシャフト
側表面を中心に１μｍと薄く形成することで、潤滑性被
膜の形成にともなう、コネクティングロッドとピストン
ピンの連結部の寸法の増大やクリアランスの変化を抑制
しながら所期の目的を達成するものである。

【００２８】なお、実施の形態１では、厚さ１μｍの非
凝着性被膜を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍの非凝着
性被膜であれば同様の効果を得ることができる。

【００２９】（実施の形態２）図２は本発明のレシプロ
型圧縮機のピストンピンの断面図である。なお、本発明
のレシプロ型圧縮機の他の構成は実施の形態１と同一で
あり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図２に
おいて、２３はピストンピン、２４はピストンピンのク
ランクシャフト１側の表面に形成された非凝着性被膜で
ある。

【００３０】コネクティングロッド５はアルミニウムダ
イキャストＡＤＣ１４であり、母材は共晶組織と初晶シ
リコンからなる。ピストンピン２３との摺動部はホーニ
ング加工により、面粗度Ｒａ０．５μｍ以下に仕上げて
いる。

【００３１】また、ピストンピン２３は工具鋼ＳＫＤ１
１であり、焼き入れ焼き戻し処理により硬度ＨＲＣ５５
に調整している。面粗度Ｒａ０．０５μｍ以下に研磨
後、その表面に、プラズマＣＶＤ法により、厚さ１μｍ
のＴｉＡＬＮからなる非凝着性被膜２４を形成してい
る。

【００３２】ここで、ＴｉＡＬＮからなる非凝着性被膜
２４は、アルミニウムダイキャストの金型等の溶損防止
に用いられる被膜であり、アルミニウム溶湯による溶損
や付着が他のセラミック被膜に比べて優れていること
が、「金属プレス１９９７年６月号Ｐ１２〜１６」等に
記載されている。

【００３３】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン２３を介してピストン２
に伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガス
が圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン２
３とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【００３４】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油（図示せず）による流体潤滑主体とな
る。一方、コネクティングロッド５とピストンピン２３
の連結部では、固定されたピストンピン２３に対してコ
ネクティングロッド５が揺動運動するために、潤滑油に
よる流体被膜が形成されにくく、摺動面の一部で金属接
触が発生する。

【００３５】このとき、コネクティングロッド５を形成
するアルミニウムが、ピストンピン２３の表面に形成さ
れた非凝着性被膜２４に凝着せず、アルミニウム同志の
厳しい凝着摩耗への移行を回避する。この結果、コネク
ティングロッド５とピストンピン２３の連結部周辺の温
度上昇を低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾
燥摩擦状態への移行を防止する。

【００３６】以上のように実施の形態２は、非凝着性被
膜により、ピストンピン表面にコネクティングロッドを
形成するアルミニウムが凝着することを防止すること
で、アルミニウム同志の凝着摩耗を回避して温度上昇を
低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状
態への移行を防止できるものである。また、非凝着性被
膜を圧縮荷重の加わるピストンピンのクランクシャフト
側表面を中心に１μｍと薄く形成することで、潤滑性被
膜の形成にともなう、コネクティングロッドとピストン
ピンの連結部の寸法の増大やクリアランスの変化を抑制
しながら所期の目的を達成するものである。

【００３７】なお、実施の形態２では、厚さ１μｍの非
凝着性被膜を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍの非凝着
性被膜であれば同様の効果を得ることができる。

【００３８】（実施の形態３）図３は本発明のレシプロ
型圧縮機のピストンピンの断面図である。なお、本発明
のレシプロ型圧縮機の他の構成は実施の形態１と同一で
あり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図３に
おいて、３３はピストンピン、３４はピストンピンのク
ランクシャフト１側の表面に形成された非凝着性被膜で
ある。

【００３９】コネクティングロッド５はアルミニウムダ
イキャストＡＤＣ１４であり、母材は共晶組織と初晶シ
リコンからなる。ピストンピン３３との摺動部はホーニ
ング加工により、面粗度Ｒａ０．５μｍ以下に仕上げて
いる。

【００４０】また、ピストンピン３３は工具鋼ＳＫＤ１
１であり、焼き入れ焼き戻し処理により硬度ＨＲＣ５５
に調整している。面粗度Ｒａ０．０５μｍ以下に研磨
後、その表面に、イオンプレーティング法により、厚さ
１μｍのダイヤモンドライクカーボンからなる非凝着性
被膜３４を形成している。

【００４１】ここで、ダイヤモンドライクカーボンから
なる非凝着性被膜３４は、アルミ缶の製造工具等への凝
着防止に用いられる被膜であり、アルミニウムに対する
摩擦係数がセラミック被膜に比べて優れていることが、
「ナノテック株式会社のＤＬＣコーティング技術資料」
等に記載されている。また、ＡＤＣ１４に対する繰り返
し１０００回の起動試験において、処理なし時に静摩擦
係数が数倍に増加するのに比較して、非凝着性被膜３４
はほとんど変化せず０．２程度の静摩擦係数を保った。

【００４２】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン３３を介してピストン２
に伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガス
が圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン３
３とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【００４３】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油（図示せず）による流体潤滑主体とな
る。一方、コネクティングロッド５とピストンピン３３
の連結部では、固定されたピストンピン３３に対してコ
ネクティングロッド５が揺動運動するために、潤滑油に
よる流体被膜が形成されにくく、摺動面の一部で金属接
触が発生する。

【００４４】このとき、コネクティングロッド５を形成
するアルミニウムが、ピストンピン３３の表面に形成さ
れた非凝着性被膜３４に凝着せず、アルミニウム同志の
厳しい凝着摩耗への移行を回避する。また、揺動運動時
に発生する繰り返し起動の静摩擦係数を０．２程度に保
つ。この結果、コネクティングロッド５とピストンピン
３３の連結部周辺の温度上昇を低減し、潤滑油の摺動面
からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止する。

【００４５】以上のように実施の形態３は、非凝着性被
膜により、ピストンピン表面にコネクティングロッドを
形成するアルミニウムが凝着することを防止しアルミニ
ウム同志の凝着摩耗を回避するとともに、静摩擦係数を
０．２程度に保つことで温度上昇を低減し、潤滑油の摺
動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止で
きるものである。また、非凝着性被膜を圧縮荷重の加わ
るピストンピンのクランクシャフト側表面を中心に１μ
ｍと薄く形成することで、潤滑性被膜の形成にともな
う、コネクティングロッドとピストンピンの連結部の寸
法の増大やクリアランスの変化を抑制しながら所期の目
的を達成するものである。

【００４６】なお、実施の形態３では、厚さ１μｍの非
凝着性被膜を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍの非凝着
性被膜であれば同様の効果を得ることができる。

【００４７】（実施の形態４）図４は本発明のレシプロ
型圧縮機のピストンピンの断面図である。なお、本発明
のレシプロ型圧縮機の他の構成は実施の形態１と同一で
あり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図４に
おいて、４３はピストンピン、４４はピストンピンのク
ランクシャフト１側の表面に形成された非凝着性被膜で
ある。

【００４８】コネクティングロッド５はアルミニウムダ
イキャストＡＤＣ１４であり、母材は共晶組織と初晶シ
リコンからなる。ピストンピン４３との摺動部はホーニ
ング加工により、面粗度Ｒａ０．５μｍ以下に仕上げて
いる。

【００４９】また、ピストンピン４３はクロムモリブデ
ン鋼ＳＣＭ４１５であり、浸炭焼き入れと焼き戻し処理
により表面硬度Ｈｖ８００に調整している。面粗度Ｒａ
０．０５μｍ以下に研磨後、その表面に、スパッタリン
グ法とイオンプレーティング法の併用により、厚さ１μ
ｍの二硫化モリブデンとチタンの複相からなる非凝着性
被膜４４を形成している。非凝着性被膜４４の硬度はＨ
ｖ約５００である。

【００５０】ここで、二硫化モリブデンとチタンの複相
からなる非凝着性被膜４４は、大阪真空工業株式会社の
ＭＯＳＴコーティングであり、アルミニウム材料の切削
工具等への凝着防止に用いられる。また、二硫化モリブ
デン単相被膜に比べて耐久性に優れていることが、「大
阪真空工業株式会社のカタログ」等に記載されている。
また、ＡＤＣ１４に対する繰り返し１０００回の起動試
験において、処理なし時に静摩擦係数が数倍に増加する
のに比較して、非凝着性被膜４４はほとんど変化せず
０．２程度の静摩擦係数を保った。

【００５１】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン４３を介してピストン２
に伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガス
が圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン３
３とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【００５２】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油（図示せず）による流体潤滑主体とな
る。一方、コネクティングロッド５とピストンピン４３
の連結部では、固定されたピストンピン４３に対してコ
ネクティングロッド５が揺動運動するために、潤滑油に
よる流体被膜が形成されにくく、摺動面の一部で金属接
触が発生する。

【００５３】このとき、コネクティングロッド５を形成
するアルミニウムが、ピストンピン４３の表面に形成さ
れた非凝着性被膜４４に凝着せず、アルミニウム同志の
厳しい凝着摩耗への移行を回避する。また、揺動運動時
に発生する繰り返し起動の静摩擦係数を０．２程度に保
つ。この結果、コネクティングロッド５とピストンピン
４３の連結部周辺の温度上昇を低減し、潤滑油の摺動面
からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止する。

【００５４】以上のように実施の形態４は、非凝着性被
膜により、ピストンピン表面にコネクティングロッドを
形成するアルミニウムが凝着することを防止しアルミニ
ウム同志の凝着摩耗を回避するとともに、静摩擦係数を
０．２程度に保つことで温度上昇を低減し、潤滑油の摺
動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止で
きるものである。また、二硫化モリブデンからなる非凝
着性被膜はＨｖ５００程度の低硬度であり、母材硬度を
高める必要がなく、クロムモリブデン鋼のような比較的
安価な素材を選ぶことができる。

【００５５】また、非凝着性被膜を圧縮荷重の加わるピ
ストンピンのクランクシャフト側表面を中心に１μｍと
薄く形成することで、潤滑性被膜の形成にともなう、コ
ネクティングロッドとピストンピンの連結部の寸法の増
大やクリアランスの変化を抑制しながら所期の目的を達
成するものである。

【００５６】なお、実施の形態４では、厚さ１μｍの非
凝着性被膜を用いたが、厚さ０．１〜１０μｍの非凝着
性被膜であれば同様の効果を得ることができる。また、
実施の形態４では、二硫化モリブデンとチタンの複相か
らなる非凝着性被膜を用いたが、これは被膜の密着性と
耐久性を向上するためであり、非凝着性を発揮する上で
は二硫化モリブデン単相あるいは他の金属との複相でも
良い。

【００５７】（実施の形態５）図５は本発明のレシプロ
型圧縮機のピストンピンの断面図である。なお、本発明
のレシプロ型圧縮機の他の構成は実施の形態１と同一で
あり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図５に
おいて、１は駆動源（図示せず）に接続されたクランク
シャフト、２はシリンダ（図示せず）内を往復するピス
トン、５３はピストン２に固定された鋼製のピストンピ
ン、５４はピストンピン５３の表面に形成された厚さ１
μｍの非凝着性被膜、５はクランクシャフト１とピスト
ンピン５３を連結するアルミニウム合金製のコネクティ
ングロッドである。

【００５８】ここで、潤滑油（図示せず）は、パラフィ
ン系鉱油に分子量１３０のアルコール系油性向上剤を１
％配合したものである。極圧剤やカルボン酸系油性向上
剤、エステル系油性向上剤は、高温で鉄やアルミニウム
と激しく反応して腐食摩耗を引き起こすことから、潤滑
状態によって摺動面温度が変化する場合、最適な反応性
を持つ添加剤を選定することが難しい。一方、アルコー
ル系油性向上剤は潤滑状態が比較的良好な範囲でのみ効
果を発揮するが、鉄やアルミニウムとの反応性は低く、
腐食摩耗の危険が少ない。例えば、「日本トライボロジ
ー学会トライボロジー会議予稿集１９９３−１１、Ｐ５
６５〜５６６」等にその効果が記載されている。

【００５９】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン５３を介してピストン２
に伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガス
が圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン５
３とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【００６０】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油による流体潤滑主体となる。一方、コネ
クティングロッド５とピストンピン５３の連結部では、
固定されたピストンピン５３に対してコネクティングロ
ッド５が揺動運動するために、潤滑油による流体被膜が
形成されにくく、摺動面の一部で金属接触が発生する。

【００６１】このとき、ピストンピン５３の表面に形成
された非凝着性被膜５４と、コネクティングロッド５の
連結部の金属接触部が摺動することで、コネクティング
ロッド５を形成するアルミニウムが溶融するような厳し
い条件においてもピストンピン５３の表面にアルミニウ
ムが凝着することを防止する。この結果、コネクティン
グロッド５とピストンピン５３の連結部周辺の温度上昇
を低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦
状態への移行を防止する。

【００６２】そして、非凝着性被膜５４が初期なじみ摩
耗により摩滅して平滑化されたピストンピン５３の素地
が露出した時に、潤滑油に配合されたアルコール系油性
向上剤がピストンピン５３の表面に吸着して、コネクテ
ィングロッド５を形成するアルミニウムが凝着すること
を防止する。

【００６３】以上のように実施の形態５は、非凝着性被
膜あるいはアルコール系油性向上剤により、ピストンピ
ン表面にコネクティングロッドを形成するアルミニウム
が凝着することを防止することで、アルミニウム同志の
凝着摩耗を回避して温度上昇を低減し、潤滑油の摺動面
からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止できる
ものである。また、アルコール系油性向上剤を併用する
ことで、初期摩耗によって非凝着性被膜が摩滅した場合
でも平滑化された表面状態とアルコール系油性向上剤の
相乗効果で凝着を抑制しながら所期の目的を達成するも
のである。

【００６４】なお、実施の形態５では分子量１３０のア
ルコール系油性向上剤を１％配合したが、ピストンピン
を形成する鋼に吸着するアルコール基を有し、かつ潤滑
性を発揮する主鎖が炭素数１０以上のアルコール系油性
向上剤であれば０．１〜２０％の配合で同様の効果を得
ることができる。

【００６５】（実施の形態６）図６は本発明のレシプロ
型圧縮機のピストンピンの断面図である。なお、本発明
のレシプロ型圧縮機の他の構成は実施の形態１と同一で
あり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。図６に
おいて、１は駆動源（図示せず）に接続されたクランク
シャフト、２はシリンダ（図示せず）内を往復するピス
トン、６３はピストン２に固定された鋼製のピストンピ
ン、６４はピストンピン６３の表面に形成された厚さ１
μｍの非凝着性被膜、５はクランクシャフト１とピスト
ンピン６３を連結するアルミニウム合金製のコネクティ
ングロッドである。

【００６６】ここで、潤滑油（図示せず）は、パラフィ
ン系鉱油に分子量３１４のカーボネート系油性向上剤を
１％配合したものである。極圧剤やカルボン酸系油性向
上剤、エステル系油性向上剤は、高温で鉄やアルミニウ
ムと激しく反応して腐食摩耗を引き起こすことから、潤
滑状態によって摺動面温度が変化する場合、最適な反応
性を持つ添加剤を選定することが難しい。一方、カーボ
ネート系油性向上剤は、エステル結合よりも極性の高い
カーボネート基を有しており、アルコール系油性向上剤
やエステル系油性向上剤よりも鉄への吸着性に優れると
ともに、高温では分解して二酸化炭素とアルコールにな
って鉄やアルミニウムを腐食しない利点がある。例え
ば、「Ｒ２２、Ｒ５０２代替冷媒国際シンポジウム’９
４予稿集、Ｐ１１９〜１２３」等にカーボネート化合物
の反応性が記載されている。

【００６７】次に動作について説明する。駆動源によっ
て偏芯回転するクランクシャフト１の運動が、コネクテ
ィングロッド５とピストンピン６３を介してピストン２
に伝達され、ピストン２が往復することで冷媒等のガス
が圧縮される。このとき、ピストン２に加わる圧縮荷重
は、コネクティングロッド５を挟んで、ピストンピン６
３とクランクシャフト１が押し合うように作用する。

【００６８】コネクティングロッド５とクランクシャフ
ト１の連結部では、クランクシャフト１が回転運動する
ために、潤滑油による流体潤滑主体となる。一方、コネ
クティングロッド５とピストンピン６３の連結部では、
固定されたピストンピン６３に対してコネクティングロ
ッド５が揺動運動するために、潤滑油による流体被膜が
形成されにくく、摺動面の一部で金属接触が発生する。

【００６９】このとき、ピストンピン６３の表面に形成
された非凝着性被膜６４と、コネクティングロッド５の
連結部の金属接触部が摺動することで、コネクティング
ロッド５を形成するアルミニウムが溶融するような厳し
い条件においてもピストンピン６３の表面にアルミニウ
ムが凝着することを防止する。この結果、コネクティン
グロッド５とピストンピン６３の連結部周辺の温度上昇
を低減し、潤滑油の摺動面からの離脱を抑制し乾燥摩擦
状態への移行を防止する。

【００７０】そして、非凝着性被膜６４が初期なじみ摩
耗により摩滅して平滑化されたピストンピン６３の素地
が露出した時に、潤滑油に配合されたカーボネート系油
性向上剤がピストンピン６３の表面に吸着して、コネク
ティングロッド５を形成するアルミニウムが凝着するこ
とを防止する。

【００７１】以上のように実施の形態６は、非凝着性被
膜あるいはカーボネート系油性向上剤により、ピストン
ピン表面にコネクティングロッドを形成するアルミニウ
ムが凝着することを防止することで、アルミニウム同志
の凝着摩耗を回避して温度上昇を低減し、潤滑油の摺動
面からの離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止でき
るものである。また、カーボネート系油性向上剤を併用
することで、初期摩耗によって非凝着性被膜が摩滅した
場合でも平滑化された表面状態とカーボネート系油性向
上剤の相乗効果で凝着を抑制しながら所期の目的を達成
するものである。また、カーボネート系油性向上剤は、
一時的に摺動部が高温になった場合でも高い吸着性を維
持するとともに腐食摩耗を発生させずに所期の目的を達
成するものである。

【００７２】なお、実施の形態６では分子量３１４のカ
ーボネート系油性向上剤を１％配合したが、ピストンピ
ンを形成する鋼に吸着するカーボネート基を有し、かつ
潤滑性を発揮する両端主鎖の合計の炭素数が１０以上の
カーボネート系油性向上剤であれば０．１〜２０％の配
合で同様の効果を得ることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、レシプロ
型圧縮機のピストンピンのクランクシャフト側表面に、
非凝着性被膜を形成することにより、ピストンピン表面
にコネクティングロッドを形成するアルミニウムが凝着
することを防止することで、アルミニウム同志の凝着摩
耗を回避して温度上昇を低減し、潤滑油の摺動面からの
離脱を抑制し乾燥摩擦状態への移行を防止できるもので
ある。

【００７４】また、潤滑性被膜を圧縮荷重の加わるピス
トンピンのクランクシャフト側表面のみに薄く形成する
ことで、潤滑性被膜の形成にともなう、コネクティング
ロッドとピストンピンの連結部の寸法の増大やクリアラ
ンスの変化を抑制しながら所期の目的を達成するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示すレシプロ型圧縮機
の断面図

【図２】本発明の実施の形態２を示すレシプロ型圧縮機
のピストンピンの断面図

【図３】本発明の実施の形態３を示すレシプロ型圧縮機
のピストンピンの断面図

【図４】本発明の実施の形態４を示すレシプロ型圧縮機
のピストンピンの断面図

【図５】本発明の実施の形態５を示すレシプロ型圧縮機
の断面図

【図６】本発明の実施の形態６を示すレシプロ型圧縮機
の断面図

【図７】従来のレシプロ型圧縮機の断面図

【符号の説明】

５コネクティングロッド１３ピストンピン１４非凝着性被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野末章浩大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内Ｆターム(参考） 3H076 AA02 BB17 BB26 CC24 CC31 CC34 CC61 CC99

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内をピストンが往復しながら圧
縮するレシプロ型圧縮機において、駆動源に接続された
クランクシャフトと、前記ピストンに固定された鋼製の
ピストンピンと、前記ピストンピンの前記クランクシャ
フト側表面に形成された厚さ０．１〜１０μｍの非凝着
性被膜と、前記クランクシャフトと前記ピストンピンを
連結するアルミニウム合金製のコネクティングロッド
と、各摺動部を潤滑する潤滑油からなるレシプロ型圧縮
機。
【請求項２】非凝着性被膜として、ＴｉＡＬＮセラミ
ック膜をピストンピン表面に形成した請求項１記載のレ
シプロ型圧縮機。
【請求項３】非凝着性被膜として、ダイヤモンドライ
クカーボン膜をピストンピン表面に形成した請求項１記
載のレシプロ型圧縮機。
【請求項４】非凝着性被膜として、二硫化モリブデン
膜をピストンピン表面に形成した請求項１記載のレシプ
ロ型圧縮機。
【請求項５】アルコール系油性向上剤を配合した潤滑
油を用いた請求項１から４のいずれか一項に記載のレシ
プロ型圧縮機。
【請求項６】カーボネート系油性向上剤を配合した潤
滑油を用いた請求項１から４のいずれか一項に記載のレ
シプロ型圧縮機。