WO2019230451A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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雄太 田中
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor.
  • a thrust plate that receives an axial reaction force is provided on the back of a movable scroll.
  • An object of the present invention is to improve the wear resistance of a thrust plate.
  • a scroll compressor according to an aspect of the present invention is provided.
  • a movable scroll orbiting relative to a fixed scroll;
  • a thrust plate fixed to the housing, in surface contact with the rear surface of the movable scroll, and receiving an axial reaction force in the movable scroll;
  • the movable scroll is an aluminum-magnesium-silicon alloy, the back is anodized,
  • the thrust plate has a resin coating on the contact surface with the movable scroll.
  • an aluminum-magnesium-silicon alloy having a silicon content lower than that of 4000 series is used for the movable scroll, alumite treatment is performed, and the thrust plate is resin-coated.
  • the sliding resistance is reduced and the wear resistance of the thrust plate is improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the compressor along the front-rear direction.
  • the compressor 11 is a belt-driven scroll compressor used in a refrigerant circuit of a car air conditioner, for example, and sucks in refrigerant, compresses it, and then discharges it.
  • the compressor 11 is integrated with a front housing 12, a center housing 13, and a rear housing 14 arranged in order from the front side along the front-rear direction so as to maintain airtightness.
  • a suction port (not shown) for sucking refrigerant is formed in the upper portion of the front housing 12, and a discharge port 16 for discharging compressed refrigerant is formed in the upper portion of the rear housing 14.
  • a rotating shaft 21 is rotatably supported on the front side of the front housing 12.
  • a front end side of the rotating shaft 21 is connected to a pulley 23 via an electromagnetic clutch 22.
  • engine power is transmitted to the pulley 23 via a drive belt.
  • a fixed scroll 24 is formed on the rear side of the center housing 13, and a movable scroll 25 is accommodated from the rear side of the front housing 12 to the front side of the center housing 13.
  • the fixed scroll 24 is formed so as to close the rear side of the center housing 13, a fixed end plate 26 formed in a disk shape, a fixed spiral 27 formed on the front surface of the fixed end plate 26, Is provided.
  • the movable scroll 25 is disposed on the front side of the fixed end plate 26, a movable end plate 28 formed in a disk shape, and a movable spiral 29 formed on the rear surface of the movable end plate 28 and meshing with the fixed spiral 27. .
  • a pressure chamber 31 for compressing the refrigerant is formed by a front surface of the fixed end plate 26, a fixed spiral 27, a rear surface of the movable end plate 28, and a section surrounded by the movable spiral 29. When viewed from the front-rear direction, the pressure chamber 31 is a crescent-shaped sealed space.
  • a boss 32 is formed on the front surface of the movable end plate 28, an eccentric crank end portion 33 is formed at the rear end of the rotating shaft 21, and the crank end portion 33 is fitted in the boss 32 in a rotatable state. ing.
  • the rotating motion of the rotating shaft 21 is transmitted to the movable scroll 25 as a turning motion by the crank end 33.
  • the movable scroll 25 is prevented from rotating via, for example, a pin and hole, and is allowed to revolve with respect to the fixed scroll 24.
  • a discharge hole (not shown) penetrating in the front-rear direction is formed in the center of the fixed end plate 26, and the discharge hole communicates with a discharge chamber 35 formed on the rear side of the fixed end plate 26.
  • a discharge valve 36 capable of opening and closing the rear end side of the discharge hole is provided.
  • the pressure chamber 31 When the movable scroll 25 revolves with respect to the fixed scroll 24, the pressure chamber 31 is displaced toward the scroll center as seen from the front-rear direction, and the volume is reduced.
  • the pressure chamber 31 communicates with a suction port (not shown) when it is outside the scroll and sucks refrigerant, and when it is at the center of the scroll, it discharges compressed refrigerant by communicating with a discharge hole (not shown).
  • the discharge valve 36 discharges the refrigerant into the discharge chamber 35 when receiving discharge pressure.
  • the front housing 12 is provided with an annular thrust plate 37 that is fixed to the front housing 12 and is in surface contact with the front surface of the movable end plate 28, that is, the rear surface of the movable scroll 25, and receives the reaction force in the axial direction of the movable scroll 25. It has been. When the movable scroll 25 revolves with respect to the fixed scroll 24, the movable end plate 28 of the movable scroll 25 slides also on the thrust plate 37.
  • the movable scroll 25 is a 6000 series aluminum alloy, that is, an aluminum-magnesium-silicon (Al-Mg-Si) alloy.
  • A6061-T6 is used.
  • the silicon content is 11.0 to 13.5 [%]
  • the silicon content is 0.4 to 0.8 [%].
  • the thrust plate 37 is formed by applying a resin coating to a steel plate.
  • resin coating polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a solid lubricant, and polyamideimide is used as an adhesive.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • polyamideimide is used as an adhesive.
  • graphite is used for the solid lubricant and polyamideimide is used for the adhesive.
  • molybdenum disulfide is used for the solid lubricant
  • polyamideimide is used for the adhesive.
  • the movable scroll 25 is made of, for example, 4000 series, that is, an aluminum-silicon (Al-Si) aluminum alloy.
  • the thrust plate 37 is provided with a resin coating on the steel plate.
  • the 4000 series aluminum alloy has a problem that the resin coating on the thrust plate 37 is likely to be worn relatively because of the high silicon content with excellent wear resistance.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the abrasion of the resin coating in the comparative example.
  • (A) in the figure shows the thrust plate 37
  • (b) in the figure is a graph showing the film thickness and the amount of wear for each measurement site of the thrust plate 37.
  • the film thickness and the amount of wear are measured on the outer side, the center, and the inner side in the radial direction at A to D that are spaced apart at equal intervals along the circumferential direction.
  • the film thickness is indicated by a broken line
  • the amount of wear is indicated by a bar graph
  • a test is performed in which the movable scroll 25 is slid against the thrust plate 37 for a predetermined time
  • the film thickness before the test is indicated by a dotted line.
  • the film thickness after the test is indicated by a solid line.
  • a 4000 series aluminum alloy is used for the movable scroll 25, it can be seen that the film thickness of the resin coating is greatly reduced after the test, and it is particularly remarkable as it becomes closer to the inner side in the radial direction near the load center.
  • the movable scroll 25 is made of a 6000 series aluminum alloy having a silicon content lower than that of the 4000 series, that is, an aluminum-magnesium-silicon (Al-Mg-Si) alloy, and anodized.
  • the thrust plate 37 is resin-coated at least on the contact surface with the movable scroll 25. As a result, the sliding resistance is reduced and the wear resistance of the thrust plate 37 is improved.
  • the resin coating it is desirable to use polytetrafluoroethylene (PTFE) as the solid lubricant and polyamideimide as the adhesive.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • polyamideimide polyamideimide
  • graphite for the solid lubricant and polyamide imide for the adhesive.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the abrasion of the resin coating in the example.
  • (A) in the figure shows the thrust plate 37
  • (b) in the figure is a graph showing the film thickness and the amount of wear for each measurement site of the thrust plate 37.
  • the same test as the comparative example is performed, when a 6000 series aluminum alloy is used for the movable scroll 25 and alumite treatment is performed, the wear amount of the resin coating is greatly reduced and a good film thickness is maintained. Is able to.

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Abstract

【課題】スラストプレートの耐摩耗性を向上させる。 【解決手段】可動スクロール(25)には、アルミニウム‐マグネシウム‐シリコン系合金を用い、アルマイト処理をする。また、スラストプレート(37)には、樹脂コーティングを行なう。

Description

スクロール圧縮機
 本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。
 特許文献1に示されるように、スクロール圧縮機において、可動スクロールの背面には軸方向の反力を受けるスラストプレートが設けられている。
特開平11-82326号公報
 可動スクロールとスラストプレートとの摩擦抵抗を低減するために、可動スクロールには、例えば4000系、つまりアルミニウム‐シリコン系のアルミ合金を使用することが考えられる。一方、スラストプレートには、鋼板に樹脂コーティングを施す。しかしながら、4000系のアルミ合金は、耐摩耗性に優れたシリコンの含有率が高いため、相対的にスラストプレートにおける樹脂コーティングに摩耗が生じやすいという問題があった。
 本発明の課題は、スラストプレートの耐摩耗性を向上させることである。
 本発明の一態様に係るスクロール圧縮機は、
 固定スクロールに対して旋回する可動スクロールと、
 ハウジングに固定され、可動スクロールにおける背面に面接触し、可動スクロールにおける軸方向の反力を受けるスラストプレートと、を備え、
 可動スクロールは、アルミニウム‐マグネシウム‐シリコン系合金であり、背面がアルマイト処理され、
 スラストプレートは、可動スクロールとの接触面が樹脂コーティングされている。
 本発明によれば、可動スクロールには、4000系よりもシリコンの含有率が低いアルミニウム‐マグネシウム‐シリコン系合金を用い、アルマイト処理をし、スラストプレートには樹脂コーティングを行なっている。これにより、摺動抵抗が低減し、スラストプレートの耐摩耗性が向上する。
圧縮機の前後方向に沿った断面図である。 比較例における樹脂コーティングの摩耗について説明した図である。 実施例における樹脂コーティングの摩耗について説明した図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
《一実施形態》
 《構成》
 図1は、圧縮機の前後方向に沿った断面図である。
 圧縮機11は、例えばカーエアコンの冷媒回路で用いられるベルト駆動型のスクロール圧縮機であり、冷媒を吸入し、圧縮してから排出する。
 圧縮機11は、前後方向に沿って前側から順に並んだ、フロントハウジング12と、センタハウジング13と、リアハウジング14と、によって気密性を保つように一体化されている。フロントハウジング12の上部には、冷媒を吸入する吸入口(図示省略)が形成され、リアハウジング14の上部には、圧縮された冷媒を排出する排出口16が形成されている。
 フロントハウジング12の前側には、回転軸21が回転自在に支持されている。回転軸21の前端側には、電磁クラッチ22を介してプーリ23に連結されている。プーリ23には、例えばエンジンの動力が駆動ベルトを介して伝達される。
 センタハウジング13の後側には、固定スクロール24が形成されており、フロントハウジング12の後側からセンタハウジング13の前側にかけて、可動スクロール25が収容されている。
 固定スクロール24は、センタハウジング13の後側を閉塞するように形成されており、円板状に形成された固定端板26と、この固定端板26の前面に形成された固定渦巻き27と、を備える。
 可動スクロール25は、固定端板26の前側に配置されており、円板状に形成された可動端板28と、この可動端板28の後面に形成され、固定渦巻き27と噛み合う可動渦巻き29と、を備える。
 固定端板26の前面と可動端板28の後面とが対向し、固定渦巻き27と可動渦巻き29とが噛み合っている。固定渦巻き27の先端は、図示しないチップシールを介して可動端板28の後面に摺動可能に接触し、可動渦巻き29の先端は、図示しないチップシールを介して固定端板26の前面に摺動可能に接触している。固定端板26の前面、固定渦巻き27、可動端板28の後面、及び可動渦巻き29で囲まれた区画によって、冷媒を圧縮するための圧力室31が形成されている。前後方向から見ると、圧力室31は、三日月状の密閉空間となる。
 可動端板28の前面には、ボス32が形成され、回転軸21の後端には、偏心させたクランク端部33が形成され、クランク端部33がボス32に回転自在の状態で嵌め込まれている。回転軸21の回転運動は、クランク端部33によって旋回運動として可動スクロール25に伝達される。可動スクロール25は、例えばピン&ホールを介して自転が阻止され、且つ固定スクロール24に対する公転が許容されている。
 固定端板26の中央には、前後方向に貫通した吐出孔(図示省略)が形成され、吐出孔は、固定端板26の後側に形成された吐出室35に連通している。固定端板26の後面には、吐出孔の後端側を開閉可能な吐出弁36が設けられている。
 固定スクロール24に対して可動スクロール25が公転すると、圧力室31は、前後方向から見て、スクロール中心に向かって変位してゆき、且つ容積が縮小してゆく。圧力室31は、スクロール外側にあるときに吸入口(図示省略)と連通して冷媒を吸入し、スクロール中心にあるときに吐出孔(図示省略)と連通して圧縮した冷媒を吐出する。吐出弁36は、吐出圧を受けるときに、吐出室35に冷媒を吐出させる。
 フロントハウジング12には、フロントハウジング12に固定され、可動端板28の前面、つまり可動スクロール25の背面に面接触し、可動スクロール25における軸方向の反力を受ける円環状のスラストプレート37が設けられている。固定スクロール24に対して可動スクロール25が公転するときに、スラストプレート37に対しても可動スクロール25の可動端板28が摺動することになる。
 可動スクロール25は、6000系のアルミ合金、つまりアルミニウム‐マグネシウム‐シリコン系(Al‐Mg‐Si系)合金である。ここでは、A6061‐T6を使用している。なお、A4032では、シリコンの含有率が11.0~13.5[%]であるのに対して、A6061では、シリコンの含有率が0.4~0.8[%]である。また、少なくとも可動スクロール25の背面、つまり可動端板28の前面が、アルマイト処理(陽極酸化処理)されている。
 一方、スラストプレート37は、鋼板に樹脂コーティングを施して形成されている。樹脂コーティングでは、固体潤滑剤にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が使用され、接着剤にポリアミドイミドが使用されている。もしくは、固体潤滑剤にグラファイトが使用され、接着剤にポリアミドイミドが使用されている。もしくは、固体潤滑剤に二硫化モリブデンが使用され、接着剤にポリアミドイミドが使用されている。
 《作用》
 次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
 可動スクロール25とスラストプレート37との摩擦抵抗を低減するために、可動スクロール25には、例えば4000系、つまりアルミニウム‐シリコン系(Al‐Si系)のアルミ合金を使用することが考えられる。一方、スラストプレート37には、鋼板に樹脂コーティングを施す。しかしながら、4000系のアルミ合金は、耐摩耗性に優れたシリコンの含有率が高いため、相対的にスラストプレート37における樹脂コーティングに摩耗が生じやすいという問題があった。
 図2は、比較例における樹脂コーティングの摩耗について説明した図である。
 図中の(a)は、スラストプレート37を示し、図中の(b)は、スラストプレート37の測定部位ごとの膜厚及び摩耗量を示すグラフである。スラストプレート37のうち、周方向に沿って等間隔に離れたA~Dにおいて、夫々、径方向の外側、中央、内側で、膜厚及び摩耗量を測定している。ここでは、膜厚を折れ線で示し、摩耗量を棒グラフで示してあり、スラストプレート37に対して可動スクロール25を予め定めた時間だけ摺動させる試験を行ない、試験前の膜厚を点線で示し、試験後の膜厚を実線で示している。可動スクロール25に4000系のアルミ合金を使用した場合、試験後に樹脂コーティングの膜厚が大幅に低下していることが分かり、特に荷重中心に近い径方向の内側になるほど顕著である。
 そこで本実施形態では、可動スクロール25には、4000系よりもシリコンの含有率が低い6000系のアルミ合金、つまりアルミニウム‐マグネシウム‐シリコン系(Al‐Mg‐Si系)合金を用い、アルマイト処理を施している。また、スラストプレート37には、少なくとも可動スクロール25との接触面に樹脂コーティングを行なっている。これにより、摺動抵抗が低減し、スラストプレート37の耐摩耗性が向上する。樹脂コーティングとしては、固体潤滑剤にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を使用し、接着剤にポリアミドイミドを使用することが望ましい。もしくは、固体潤滑剤にグラファイトを使用し、接着剤にポリアミドイミドを使用することが望ましい。もしくは、固体潤滑剤に二硫化モリブデンを使用し、接着剤にポリアミドイミドを使用することが望ましい。
 図3は、実施例における樹脂コーティングの摩耗について説明した図である。
 図中の(a)は、スラストプレート37を示し、図中の(b)は、スラストプレート37の測定部位ごとの膜厚及び摩耗量を示すグラフである。比較例と同様の試験を行なっているが、可動スクロール25に6000系のアルミ合金を使用し、アルマイト処理を施した場合、樹脂コーティングの摩耗量が大幅に低減し、良好な膜厚を維持することができている。
 以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
 11…圧縮機、12…フロントハウジング、13…センタハウジング、14…リアハウジング、16…排出口、21…回転軸、22…電磁クラッチ、23…プーリ、24…固定スクロール、25…可動スクロール、26…固定端板、27…固定渦巻き、28…可動端板、29…可動渦巻き、31…圧力室、32…ボス、33…クランク端部、35…吐出室、36…吐出弁、37…スラストプレート

Claims (4)

  1.  固定スクロールに対して旋回する可動スクロールと、
     ハウジングに固定され、前記可動スクロールにおける背面に面接触し、前記可動スクロールにおける軸方向の反力を受けるスラストプレートと、を備え、
     前記可動スクロールは、アルミニウム‐マグネシウム‐シリコン系合金であり、前記背面がアルマイト処理され、
     前記スラストプレートは、前記可動スクロールとの接触面が樹脂コーティングされていることを特徴とするスクロール圧縮機。
  2.  前記樹脂コーティングでは、固体潤滑剤にポリテトラフルオロエチレンが使用され、接着剤にポリアミドイミドが使用されていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール圧縮機。
  3.  前記樹脂コーティングでは、固体潤滑剤にグラファイトが使用され、接着剤にポリアミドイミドが使用されていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール圧縮機。
  4.  前記樹脂コーティングでは、固体潤滑剤に二硫化モリブデンが使用され、接着剤にポリアミドイミドが使用されていることを特徴とする請求項1に記載のスクロール圧縮機。
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