JPS6345485A - スクロ−ル型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍サイクル等をて使用するスクロール型圧
縮機に関し、特にスクロールの軽量化２強度向上に関す
るものである。

従来の技術 従来の構成を第９図、第１ｏ図にて説明する。

１は密閉ケーシング、２は電動機部であり、その上部に
はブロック３、固定スクロール４、旋回スクロール５、
自転防止機構６にて構成される機械部本体７が固定され
ている。固定スクロール４は、鏡板４ａ及び鏡板４ａに
直立するインボリーート又はインボリュートに類似した
曲線の一様な厚さを有するフラップ４ｂより構成され、
鏡板４ａにてブロック３に固定されている。又、旋回ス
クロール５は鏡板５ａ及び鏡板６ａに直立し、固定スク
ロール４のラップ４ｂと同じ曲線を有するラップ５ｂよ
り構成され、鏡板５ａば、自転防止機溝６により拘束さ
れている。そして、固定スクロール４と旋回スクロール
５は、各ラップ４ｂ、ｓｂの巻き終り端４　ｂ’　、　
５　ｂ’をある角度ずらした状態で合わされている。

８は吐出孔、９は吸入孔であり、吐出孔８は固定スクロ
ール４のインボリュートの中心部に、又吸入孔９は固定
スクロール４の鏡板４ａの外縁部に設けられ吸入孔９は
吸入室９ａと連通している。

１０は、旋回スクロール６のラップ５ｂと反対側の面に
設けられた突起であり、ラップ６ｂのインボリュートの
中上・と同心である。１１はブロック３に支承されたシ
ャフトであり、機械部本体Ｔ側の端部に設けられシャフ
ト中心より偏心したボス部１１ａに旋回スクロール５の
突起１０を収納することにより電動機部２と旋回スクロ
ール５を連結している。

また１１ｂは給油路であり、ボス部１１ａと密閉ケーシ
ング１の下部を連通している。１２は旋回スクロール６
の前面に形成された空間であり吸入室９ａとは鏡板４ａ
、Ｓａ間のクリアランスＡを介して連通している。

１３は圧縮基又１４は旋回スクロール６の反ラップ側の
伊板５ａと接触するスラスト保持機構（例えばボールベ
アリング等）である。１５は吸入孔９と連通ずる吸入管
、１６は吐出管である。

次にスクロール圧縮機の圧縮機構について説明する。電
動機部２の回転に伴うンヤフト１１の回転運動は、ボス
部１１ａ、突起部１ｏを介して旋回スクロール５に伝達
されるが、自転防止機構６の作用により旋回スクロール
６は自転することなく固定スクロール４のインボリーー
トの中心を旋回中心として旋回運動する。このとき、旋
回スクロール５のラップ５ｂの巻き終り端５ｄが固定ス
クロール４のラップ４ｂに、固定スクロール４のラップ
４ｂの巻き終り端４ｂ′が旋回スクロール５のラップ６
ｂに各々接触している状態が吸入完了であり、旋回スク
ロール５の公転運動に伴いラップ４ｂとラップ５ｂ同士
の２つの接触点がインボ１）　−−トの中心に近づくに
従い圧縮空間１３の圧力が上昇する。

このスクロール圧縮機の圧縮機構：てより、吸入管１５
より吸入孔９を介して吸入さ′ｒした冷媒は圧縮され吐
出孔８を介して一旦密閉ケーシング１内に吐出された後
、吐出管１６を介して冷却システム（図示せず）に吐出
される。

この圧縮行程）ておいて、固定スクロール４、及び旋回
スクロール６の鏡板４ａ、５ａ及びラップ４ｂ　、ｓｂ
は圧力荷重及び熱荷重により変形が生じる。又、旋回ス
クロール５の鎖板６ａは、自転防止機構６、固定スクロ
ールの鏡板４ａ及び固定スクロールのラップ４ｂの先端
と接触摺動し突起１Ｑはシャフト１１のボス部１１ａと
接触摺動する。更に固定スクロール４の鏡板４ａは、旋
回スクロール５の鏡板５ｂ、ラップ５ａの先端と接触摺
動する。

ところが、旋回スクロール５の材質は、従来鋳鉄等の鉄
系金属が一般に用いられるが、特にインバータ駆動装置
等を用いてスクロール型圧縮機を高速回転させる場合に
は、旋回スクロール５の遠心力をできるだけ減少させる
だめ（て比重の重い鉄系金属に代えてアルミニウム合金
を用いる必要があった。従って変形を小さくし又各摺動
部の耐摩純性を向上する必要があるが、このために、ア
ルミニウム合金製の旋回スクロールを使用する際には、
強度不足を補うために特公昭６０−２１６９７０号に示
される様に炭素繊維にて鏡板及びラップの全ての部分を
強化したり、又アルマイトの表面処理により１Ｉｉｔ摩
耗性を向上することが一般的である。

また旋回スクロール５をアルミニウム合金製とした場合
、固定スクロール４も熱膨張係数を、同一とするために
アルミニウム合金製とするのが一般的である。

発明が解決しようとする問題点 この様な従来の方法では、アルミニウム合金製の旋回ス
クロールを炭素繊維にて全体に強化する場合には、アル
ミニウム合金だけを重力鋳造法。

高圧ダイカスト法、真空鋳造法、低圧鋳造法により製造
するのに比べて繊維が全体に入っている為に特にラップ
の部分の溶湯の流れが悪く、組織が不均一となる問題が
あった。これは、炭素繊維にてスクロール全体を強化す
る場合だけでなく、炭化ケイ素やアルミナの繊維又は金
属の多孔体にてアルミニウム合金を強化する場合も同様
である。

又、これらの炭化ケイ素やアルミナの繊維又は金属の多
孔体によりスクロール全体を強化する場合、アルミニウ
ム合金だけの場合に比べて比重が重くなり、旋回スクロ
ールの遠心力が大きくなり旋回スクロールの突起とシャ
フト間の軸受負荷が大きくなる問題があった。

更てアルミニウム合金の表面に、アルマイト等の表面処
理を行ない耐摩耗性を上げる方法では、確かに耐摩耗性
は向上するが、表面処理の膜厚ばせいぜい１Ｑ〜３０μ
ｍ程度で薄く、また表面処理法では素材自体の強度が向
上しないため高負荷時等の信頼性確保に問題があった。

本発明は、上記従来例の問題点を解消するもので、アル
ミニウム合金だけの場合より旋回スクロールや固定スク
ロールの摺動部の耐摩耗性を向上し、更に素材の強度を
向上すると共（て、特に旋回運動を行なう旋回スクロー
ルの重量をアルミニウム合金だけの場合に近づけ軸受負
荷の軽減を図り、更に製造時の溶湯の流れを良くするこ
とにより均一な組織を得ることにより信頼性の向上を図
るものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、旋回スクロールや固定スクロールの摺動部に
だけ、炭化ケイ素又はアルミナを主成分とする繊維、又
は炭素繊維、又は金属の多孔体をアルミニウム合金に含
んで形成するものである。

作　　　用 本発明は上記した構成により、インバータ駆動装置にて
高速回転を行なった場合においても、旋回スクロールは
アルミニウム合金の一部に炭化ケイ素又はアルミナを生
成分とする繊維、金属多孔体、炭素繊維のどれかを必要
最小限の厚みで含むだけであるためアルミニウム合金だ
けで形成した場合とほぼ同等の重量となり、旋回運動に
よる遠心力が小さくなるために軸受負荷を軽減できる。

まだ、摺動部に耐摩耗性の良好な炭化ケイ素を主成分と
する。鷹維即ちライカス又はアルミナを主成分とする電
維、金属多孔体、炭素様維のどれかを含むため掌耗う：
なくなると共に、含んだ部分の強度が向上し更に均一な
組織が得られるために信頼性が向上する等の効果を有す
る。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図、第２図にて説明する。

尚、従来例と同一部分は同一符号を付し説明する。又図
中斜線部は繊維又は金属多孔体を鋳込む部分を示す１７
は旋回スクロールであり、鏡板１７ａＫ直立した従来と
同形状のラップ１７ｂ及び突起１７ｃを有する。又旋回
スクロール１７は重力鋳造法、真空鋳造法、高圧ダイカ
スト法。

低圧鋳造又は高圧鍛造法（溶湯鍛造法等）等にて素材成
型した後機械加工して製造するが、素材成型は図中斜線
で示すラップ先端１７ｄ、ラップ側面１７ｏ、１７ｆ部
にあたる型内に炭化ケイ素ＳｉＣを主成分とする繊維、
即ちウィスカ又はアルミナＡ２２ｏ３を主成分とする繊
維や炭素繊維、又はニッケルＮｉやニッケルＮ１にクロ
ムＣｒを拡散侵透した金属の多孔体を入れておきその後
溶湯を入れて線維間の隙間にアルミニウム合金−ケイ素
Ｓｉ−マグ洋シウムＭｇ　−銅Ｃｕ等を主成分とするア
ルミニウム合金を鋳込む工程にて行なわれる。尚ここで
いう金属の多孔体とは、空隙率が７Ｑ〜９９予であり、
アルミニウムが均一に空隙に鋳込めるものである。又、
繊維及び金属多孔体は取り代を見込んだ厚み鋳込む必要
があり、通常仕上り後で表面から約１個〜５Ｉ＋２＋程
度繊維又は金属多孔体が鋳込まれた層となる様に製造す
る。

上記構成において、スクロール型圧縮機が従来と同様に
運転されると、旋回スクロール１７の遠心力が作用する
が旋回スクロール１７の重量がアルミニウム合金だけの
場合と同等で軸受負荷が小さくてすむ。又、旋回スクロ
ールのラップ１７ｂの先端１７ｄは固定スクロール４の
鏡板４ａと摺動するが、ラップの先端１了ｄには耐摩耗
性の良好な繊維又は金属多孔体が鋳込まれており、固定
スクロール４がどんな材料であっても旋回スクロール１
７のラップ先端１７ｄの摩耗はなくなる。

又、ラップの側面１７ｅ、１７ｆにも繊維又は多孔体が
鋳込まれている為、強度が従来より高くなり、圧力荷重
によるラップ１７ｂの変形が小さくなると共に、例えば
旋回半径可変方式を採用し固定スクロールと旋回スクロ
ールのラップ４ｂ。

１７ｂが接触する場合でも耐摩耗性が向上する。

また製造時、繊維や金属多孔体を全体に入れる場合より
溶湯の流れが良くなり均一な組織が得られる。

特に、旋回スクロール１７の素材を成型するにあたり溶
湯鍛造法を用いることにより、組織がち密になり、アル
ミニウム合金自体の引張り強度、疲労強度の向上が図れ
るとともに、金属多孔体の空隙内に溶湯が均一に入り易
く、空隙率が低下した場合に巣等の発生が防止できる。

また、金属多孔体としてニッケルＮｉを用いることによ
りアルミニウム合金とニッケルＮｉの界面にＮ　ｉ　−
Ａｆｌ、の化合物層を作り、硬度を高め（ＨＶ７００〜
７６ｏ）摺動面に硬度の低いアルミニウム合金と硬度の
高いＮ　ｔ　−Ａ　！ｌの化合物層を分散配置し、かじ
りをなくし、耐摩耗性を向上する。なお、ニッケルＮｉ
　とアルミニウム合金Ａｆｌとの化合物層を作るには一
般に５００℃以上の温度が必要であり、高温度の温度管
理をしなくてはならない。したがって、ニッケルＮｉ　
とクロムＣｒ　とからなる金属の多孔体を用いることに
より、Ｎ１−ｙｏ％。

Ｃｒ＝３０％の配合で硬度ＨＶ２５０〜３５０といった
さほど硬度の高い化合物層を作らなくとも耐摩耗性の向
上が図れ、かつ、高温度の温度管理が必要ない。この場
合にクロムＣｒは重量比率で１０φ以上で拡散侵透する
と硬度ＨＶが約２００以上得られ耐摩耗性からみて問題
がない。また、重量比率６０係以下であれば容易に拡散
侵透できる０ 本発明の別の実施例を第３図、第４図にて説明する。

１８は旋回スクロールであり、従来例と同形状のラップ
１ｓｂ、　鏡板１８ａ、突起１８ｃであるが、本実施例
においては、アルミニウム合金に、炭化ケイ素ＳｉＣを
主成分とする繊維、又はアルミナＡｌ２Ｏ３を主成分と
する繊維、又は炭素繊維、又はニッケルＮｉやニッケル
Ｎｉ　にクロムＣｒ　を拡散侵透した金属多孔体をラッ
プ１８ｂ側の鏡板板１８ａ面に鋳込んでいる。尚、製造
法等については先の実施例と同じであり、以下説明を省
略する。従ってこの場合、固定スクロール４のラップ４
ｂの先端及び鏡板４ｄと摺動する鏡板１８ａ面に耐摩耗
性の良好な繊維又は金属多孔体が鋳込まれており、鏡板
１８ａの摩耗はなくなると共に、鏡板１８ａの強度が向
上し均一な組織が得られるため信頼性が向上する。

本発明の更に別の実施例を第５図、第６図にて説明する
。１９は旋回スクロールであり、従来例と同形状の鏡板
１９ａ、ラップ１９ｂ及び突起１９ｃを有する。本実施
例においては、アルミニウム合金に炭化ケイ素ＳｉＣを
主成分とするａ、惟、又はアルミナＡｌ２Ｏ３を主成分
とする繊維、又は炭素繊維、又はニラ欠しＮ１やニッケ
ルＮｉ　にクロムＣｒを拡散侵透した金属の多孔体を反
ラップ側のスラスト保持機構１４との接触慴動部１９ｄ
、自転防止機溝６のキ一部（図示せず）と接触慴動する
キー溝１９ｅ、１ｓｆ及びシャフト１１と接触摺動する
突起１９Ｃに鋳込んでいる。従ってこの場合も、それぞ
れ接触摺動部及び強度の必要な部分が強化され、更に均
一な組織が得られるため耐摩耗性及び信頼性が向上する
。

本発明の更に別の実施例を第７図、第８図にて説明する
。２０は固定スクロールであり、従来例と同形状の鏡板
２０ａ、ラップ２０ｂを有する・本実施例の場合、ラッ
プ２０ｂの先端２０　ｃ、ラップの側面２０　ｄ　、　
２０　ｅ及びラップ側の鏡板２　Ｏａ面鏡板２０　ａの
底面２０ｆのアルミニウム合金に、炭化ケイ素ＳｉＣを
主成分とする繊維、又はアルミナＡ１２ｏ３を主成分と
する繊維、又は炭素繊維、又はニッケルＮ１やニッケル
ＮｉにクロムＣｒを拡散侵透した金属の多孔体を鋳込ん
でいる。従って旋回スクロール５の鏡板５ａと摺動する
部分及びラップ５ｂの先端と摺動する部分に耐摩耗性の
良好な繊維又は金属多孔体が鋳込まれており、耐摩耗性
が向上すると共に強度が強くなり信頼性が向上する。

尚、本実施例の説明においては、複数の部分に繊維及び
金属の多孔体を鋳込む例をいくつか示したが、要するに
必要なところに必要最少限鋳込めば良く、鋳込むのが１
カ所であっても良いし複数であっても良く、又鋳込む繊
維及び金属多孔体の形状は問わないことは言うまでもな
い。

又、例えば旋回スクロールや固定スクロールの先端にシ
ール材を設はシール性を向上する仕様の様に、ラップの
先端と他方の鏡板が直接摺動しないものにおいても、シ
ール材が鏡板と接触することになり、本発明に示す鏡板
に繊維又は金属多孔体を鋳込むのと同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

更ニ、一つの旋回スクロール、固定スクロールに、異な
る材質の繊維及び金属多孔体を鋳込んでも同様の効果が
得られるのは言うまでもない。

発明の効果 以上の説明から明らかな様に本発明は、鏡板に直立する
ラップを有する２つの互いにかみ合う旋回スクロール及
び固定スクロールと、旋回スクロールの自転を防止し旋
回運動を行なわせる自転防止機構と、旋回スクロールと
電動機部を連結するシャフトと、旋回スクロールのスラ
スト力を保持するスラスト保持機構を備え、少なくとも
旋回スクロールはアルミニウム合金にて形成され、旋回
スクロールと固定スクロールの摺動部、旋回スクロール
と自転防止機構の摺動部、旋回スクロールとンヤフトの
摺動部及び旋回スクロールとスラスト保持機構との摺動
部の少なくとも一部を、炭化ケイ素ＳｉＣを主成分とす
る繊維、又はアルミナＡｌ２Ｏ３を主成分とする繊維、
又は炭素繊維、又は金属の多孔体を含んで形成したもの
であるから、特に旋回スクロールを軽量化できるために
軸受負荷を軽減でき、また鋳造による製造時は溶湯の流
れ性が良くなるために均一な組織が得られ、更に繊維又
は金属の多孔体を含んだ部分の耐摩耗性が向上する等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すスクロール型圧縮機の
旋回スクロールの正面図、第２図は第１図のｎ−ｎ’綴
における横断面図、第３図は本発明の他の実兄例を示す
旋回スクロールの正面図、第４図は第３図の■−ＩＶ’
線における横断面図、第５図は本発明の他の実施例を示
す旋回スクロールの背面図、第６図は第５図の■−■’
線における継断面図、第７図は本発明の他の実施例を示
す固定スクロールの正面図、第８図は第７図の■−■■
における横断面図、第９図は従来のスクロール型圧縮機
の横断面図、第１０図は第９図のｘ　−ｘ’線における
横断面図である。 ４．２ｏ・・・・・・固定スクロール、５，１７，１８
゜１９・・・・・・旋回スクローノペ６・川・・自転防
止機構、１１・・・・・・シャフト、１４・・印・スラ
スト保持機構。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名ｌ７
−　　旋回スフ０−ル ト血−ｊ光坂 ／’Ｍ−−−ラップ光煽 １１ｅ、　／１ｆ−−−ラヅデ則面 １ｂ ／’ｌｃ　　　　　　〜 ／ａ　−−一旋回スクＵ−ル １８ｏ−−−一塗亀坂 ｔａｂ−ｍ−うツブ゛ 第　３　図　　　　　　　　　　　ｆ（３ｃｍ　　矢丙
ｌａｃ／ ｌｑ−一一力芝凹ズグロール 巖−親板 ／’？ｂ−−−ラッフ。 第５図　　　１’？ｃ−゛突起 ｚｏ−国定スクロール ２θｉ−並板 ＺＯｂ−゛−ラッフ″ ＺθＪ−」む仮つ７底面 Ｏ 第８図 第９図 ／Ａ ／／ｂ 第１０図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）鏡板に直立するラップを有する２つの互いにかみ
   合う旋回スクロール及び固定スクロールと、前記旋回ス
   クロールの自転を防止し旋回運動を行なわせる自転防止
   機構と、前記旋回スクロールと電動機部を連結するシャ
   フトと、前記旋回スクロールのスラスト力を保持するス
   ラスト保持機構を備え、少なくとも前記旋回スクロール
   はアルミニウム合金にて形成され、前記旋回スクロール
   と前記固定スクロールの摺動部、前記旋回スクロールと
   自転防止機構の摺動部、前記旋回スクロールと前記シャ
   フトの摺動部、及び前記旋回スクロールと前記スラスト
   保持機構との摺動部の少なくとも一部を炭化ケイ素（Ｓ
   ｉＣ）を主成分とする繊維又はアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３）を主成分とする繊維又は炭素繊維又は金属の多孔体
   を含んで形成してなるスクロール型圧縮機。
2. （２）摺動部が、旋回スクロールのラップの先端部且つ
   又は側面部である特許請求の範囲第１項記載のスクロー
   ル型圧縮機。
3. （３）摺動部が、旋回スクロールのラップ側の鏡板面で
   ある特許請求の範囲第１項記載のスクロール型圧縮機。
4. （４）摺動部が、旋回スクロールの反ラップ側の鏡板面
   で自転防止機構との接触部且つ又は前記スラスト保持機
   構との接触部である特許請求の範囲第１項記載のスクロ
   ール型圧縮機。
5. （５）摺動部が、旋回スクロールの反ラップ側に形成さ
   れたシャフトとの接触部である特許請求の範囲第１項記
   載のスクロール型圧縮機。
6. （６）摺動部が、固定スクロールのラップの先端部且つ
   又は側面部である特許請求の範囲第１項記載のスクロー
   ル型圧縮機。
7. （７）摺動部が、固定スクロールの鏡板で旋回スクロー
   ルの鏡板との対向面且つ又はラップとの対向面である特
   許請求の範囲第１項記載のスクロール型圧縮機。