JPH01155001A - スクロール流体機械 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、固定スクロールと旋回スクロールの改良に係
るスクロール流体機械に関するものである。

（従来の技術） 従来のスクロールコンプレッサは、鏡板に渦巻状のラッ
プを固定した固定スクロールおよび旋回スクロールを互
いに噛み合わせた構造をなしている。両ラップ同士が接
触するように旋回スクロールを旋回させることにより、
両スクロールによって形成される圧縮室か中心に向けて
徐々に減少し、両ラップの外周部より吸込まれた流体は
圧縮されて中央部の吐出ボートより吐出される。

この種のスクロールコンプレッサの圧縮機構部を構成す
る固定スクロールと旋回スクロール−つ　　　− の材料の組み合わせとして、固定スクロールと旋回スク
ロールの両方に鋳鉄を主とした鉄系材料を用いたもの、
または固定スクロールに鉄系材料を旋回スクロールにア
ルミニウム系材料を用いたものかある。

このような材料の組み合わせにより圧縮機構部を構成す
ると、以下のような欠点が生ずる。

１）旋回／固定スクロールとも鉄系材料を組合わせた場
合： ａ、旋回スクロールに比重の大きい鉄系材料を用いると
、運転時の遠心力が大きくなるために、軸受負荷が高く
なり、摺動損失も大きくなる。特に高速運転時には遠心
力が非常に大きくなることから主軸と軸受で摩耗が激し
く耐久性に欠ける。

ｂ、スクロール翼の精度を高めるには取り付は面や摺動
面等を精密な機械加工する必要があるか、鉄系材料は切
削性が低いために、その加工が極めて離しく生産性を向
上させること困難であった。

２）旋回スクロールにアルミニウム系材料、固定スクロ
ールに鉄系材料を組合わせた場合：ａ、アルミニウム系
材料と鉄系材料では熱膨張係数が著しく異なるため、両
スクロール間のクリアランスを大きくしなければならず
性能低下を招いていた。

ｂ、固定スクロールは鉄系材料からなるため、鉄系材料
は切削性が低いことからその加工性か極めて難しくる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術にあっては、少なくとも一方に鉄系材料か用い
られているため、機械加工か離しく大量生産には適さな
い。また旋回スクロール側に比重の大きな鉄系材料を用
いると、旋回スクロールの遠心力か大きくなるなめ、主
軸と軸受部間ならびに両スクロールの摺動面部間に摩耗
等による焼き付き現象が生じ耐久性に欠けるとともに、
摺動損失等が大きくなり信頼性に欠ける。しかも、両ス
クロールの摺動面部間の摩耗により圧縮カスのリークか
生じて性能が著しく低下する問題があ＝　　３　− る。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、機械加
工か容易にでき生産性を向上し得るとともに、駆動部の
遠心力の影響を抑制でき、がつ耐久性に優れ摺動損失の
小さい高信頼性のスクロール流体機械を提供することを
目的とする。

「発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、一対の鏡板の相対向する板面に渦巻状のラッ
プを直立してなる固定スクロールと旋回スクロールを互
いに噛み合わせて圧縮するスクロール流体機械において
、上記固定スクロールと旋回スクロールをアルミニウム
系材料で形成したことを特徴とする。

（作用） このような構成をとると、旋回スクロールの軽量化を図
ることで旋回スクロールの遠心力を小さくすることがで
き、高速運転時における各摺動部分の摩耗を小さく抑え
ることができる。しから、両スクロールに熱膜Ｂ係数が
同等のアルミニラム系材料を用いることでラップの高さ
方向の熱膨張率かほぼ等しくなるため、両スクロール間
のクリアランスを小さく設定でき圧縮カスの漏れを最少
限に抑えることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は本発明に係るスクロールコンプレッサの概略的な
構成を示す縦断面図である。

図中１は密閉容器で、その内部はフレーム２により連通
した２つの空間に分けられる。フレーム２の中央部には
円形の開口２ａかあり、この間口２ａに主軸３が回転自
在に支持されている。この主軸３下部にはロータ４が取
付けられ、その外周部にはステータ５が密閉容器１に圧
入されている。

主軸３の上部に形成されたクランク軸部３ａには旋回ス
クロール６が回転自在に支持されており、フレーム２の
外周突起部２ｂには固定スクロール７が固定されている
。ここに用いられる旋回スクロール６および固定スクロ
ール７は鏡板６ａ、７ａの相対向する板面に渦巻状のラ
ップ６ｂ。

７ｂを直立して設けた構造をなしており、旋回スクロー
ル６のラップ６ｂと固定スクロール７のラップ７ｂか互
いに噛み合うことで圧縮室が形成される。旋回スクロー
ル６とフレーム２の間には旋回スクロール６の旋回運動
中の自転を阻止するための機構として例えばオルダムリ
ング８が設けられている。

固定スクロール７の中心部には圧縮ガスを密閉容器１内
に吐出させるための吐出ボート９が形成されている。１
０はカスを両スクロールラップ６ｂ、７ｂの外周部に導
く吸込管で、１１は密閉容器１に貫通して取付けられ圧
縮カスを外部に導く吐出管である。

本実施例に係る旋回スクロール６と固定スクロール７は
快削性に富むアルミニウム系材料で形成されている。

旋回スクロール６はエアアトマイズ法により作製した２
０％Ｓｉ含有アルミニウム粉体を焼結法でスクロール形
状に成形した後、精度を高めるために摺動面を切削加工
した。上記アルミニウム材料を焼結法により成形するこ
とにより、表面に結晶の小さなハートポイントか多数形
成される。

固定スクロール７は溶製法により作製した１０％Ｓｉ含
有アルミニウム合金を鍛造法でスクロール形状に成形し
た後、精度を高めるために切削加工した。上記アルミニ
ウム材料を鍛造法で成形することにより、表面に結晶の
大きなハードポイン１〜が多数形成される。

本実施例では旋回スクロール６に１０％以上のＳｉを含
有するアルミニウム系材料を用い、固定スクロール７に
５％以上のＳｉを含有するアルミニウム系材料を用いて
、Ｓｉの含有量の比が旋回スクロール６／固定スクロー
ル７で１．２以上になるように考慮しである。

この材料構成によれば、アルミニウム系材料に含まれる
Ｓｉ成分により、旋回スクロール６および固定スクロー
ル７の表面に多数のハートポイントか形成されることか
ら耐荷重性が向上する。

しかも、旋回スクロール６と固定スクロール７の各表面
に形成されるハードポイントの大きさかことなるために
、アルミニウム系材料のとも材摺動が避けられ低摩擦係
数かつ高耐摩耗性を有する材料の組み合わせが得られる
。

上記の旋回スクロール６と固定スクロール７を用いて圧
縮機能を有するスクロール流体機械を構成し実機テスト
を行った結果、高負荷（高荷重）運転および高速運転（
１５０Ｈｚ）の条件で良好な耐摩耗性と低振動性が得ら
れた。

また、耐摩耗性試験機を用いてアルミニウム系材料／ア
ルミニウム系材料の組み合わせよりなる本発明品と鉄系
材料／鉄系材料の組み合わせよりなる従来品Ｂに対して
トルク−荷重と摩擦係数−荷重の関係を評価したところ
、爾２図、第３図に示すような結果が得られた。ここで
本発明品Ａはトルクの値か高荷重まで小さく、かつ摩擦
係数も非常に小さい値を示し高荷重まで焼付けを起こさ
ないことか分かった。一方、従来品Ｂは初期よりトルク
、摩擦係数が大きくなり、低荷重で焼付けを起こすこと
か分かった。

したかって、このような構成によれば、アルミニウム系
材料のとも材摺動が避けられ従来例のものに比べて摩擦
係数が小さくできるため、摺動損失を低減することがで
き、かつ従来例のものに比べて耐摩耗性に優れた焼付は
荷重レベルの高い摺動面を得ることができるため、両ス
クロール６．７の摺動面部間の摩耗による圧縮カスのリ
ークを小さく抑えることができる。しかも、両スクロー
ル６．７に熱膨脹係数かほぼ同等のアルミニウム系材料
を用いることにより、ラップ６ｂ、７ｂの高さ方向の熱
膨張率か等しくなるため、両スクロール６．７のクリア
ランスを小さく設定することができ運転時の性能低下を
防止することができるとともに、駆動部の軽量化を図る
ことで遠心力の影響か小さく高速運転か可能となり、か
つ入力の低減や低雑音化も図ることができる。また、ア
ルミニウム系材料は快削性に富むため、摺動面の精密な
機械加工が容易にでき生産性を向上させることができる
。

なお、発明は上記実施例に限定されるものではなく、要
旨を変更しない範囲において種々変形して実施すること
ができる。

例えば、上記実施例は圧縮機能を有するスクロール流体
機械に本発明を適用させたが、膨張機能を有するスクロ
ール流体機械に本発明を適用させることもできる。

［発明の効果］ 本発明によれは、機械加工が容易にでき生産性を向上し
得るとともに、駆動部の遠心力の影響を抑制でき、かつ
耐久性に優れ摺動損失の小さい高信頼性のスクロール流
体機械を提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略的な構成を示す縦断面
図、第２図は本発明品と従来品のトルク−荷重の関係を
示す特性図、第３図は本発明品と従来品の摩擦係数−荷
重の関係を示す特性図である。 １・・・密閉容器　　　　　２・・・フレーム２ａ・・
・開口　　　　　　２ｂ・・・外周突起部３・・・主軸
　　　　　　　３ａ・・・クランク軸部４・・・ロータ
　　　　　　５・・・ステータ６・・・節回スクロール
　　７・・・固定スクロール６ａ、７ａ・・・鏡板　　
６ｂ、７ｂ・・・ラップ８・・・オルタムリンク　９・
・・吐出ポート１０・・・吸込管　　　　１１・・・吐
出管代理人　　弁理士　　則　近　憲　佑 同　宇治弘

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一対の鏡板の相対向する板面に渦巻状のラップ
   を直立してなる固定スクロールと旋回スクロールを互い
   に噛み合わせて圧縮するスクロール流体機械において、
   上記固定スクロールと旋回スクロールをアルミニウム系
   材料で形成したことを特徴とするスクロール流体機械。
2. （２）　上記アルミニウム系材料としてＡｌ−Ｓｉ系合
   金を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のスクロール流体機械。
3. （３）　上記Ａｌ−Ｓｉ系合金は固定スクロールと旋回
   スクロールでＳｉ添加量をそれぞれ異ならせたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のスクロール流体機
   械。
4. （４）　上記Ａｌ−Ｓｉ系合金はＳｉを固定スクロール
   に５％以上、旋回スクロールに１０％以上含有させ、Ｓ
   ｉの含有量の比率を旋回スクロール／固定スクロールで
   １．２以上にしたことを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載のスクロール流体機械。