(57)【要約】【課題】高負荷における信頼性の高いスクロール圧縮機を実現する。【解決手段】旋回スクロール８と、旋回スクロール８を固定スクロール９に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング１０と、オルダムリング１０を前記支持のため移動できるように支持するフレーム１１とを備え、オルダムリング１０が旋回スクロール８及びフレーム１１と互いに摺動する部分の少なくとも一方の摺動する部分に鉄系溶射皮膜２１を形成したものである。これによって、鉄系溶射皮膜２１の有する空孔や酸化層が摺動表面に露出し、オルダムリング周りの摺動面の潤滑性が確保される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロールと、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリングと、オルダムリングを前記支持のため移動できるように支持するフレームとを備え、オルダムリングが旋回スクロール及びフレームと互いに摺動する部分の少なくとも一方の摺動する部分に鉄系溶射皮膜を形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
鉄系溶射皮膜にＦｅＯを分散させた請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
鉄系溶射皮膜にＭｏ粒子を分散させた請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
鉄系溶射皮膜に未溶融の鉄系粒子を分散させた請求項１〜３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
鉄系溶射皮膜に固体潤滑剤を塗布した請求項１〜４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
潤滑油に極性を有する合成油や油性剤を使用した請求項１〜５に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として業務用および家庭用の冷凍空調に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール圧縮機としては、例えば、銀粒子を分散した陽極酸化処理皮膜をアルミ同志の「ともがね」部分であるオルダムキーまたは旋回スクロールの表面の少なくとも一方に施しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、可動スクロールの少なくともキー溝部、又はオルダムリングの少なくとも上面のキーを、二硫化モリブデンを含浸させた硬質アルマイトで被覆しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。図５に示すように、オルダム継手１のキー状突起２には銀粒子が分散した陽極酸化処理皮膜３が形成されている。
【特許文献１】特開平７−０７７１８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１０３２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、含浸された銀粒子の効果によって従来の陽極酸化処理皮膜よりも摺動特性は向上するが、高負荷では含浸された銀粒子の効果は十分得られない。
【０００６】
陽極酸化処理皮膜は安定した酸化皮膜であるため油の濡れ性は決して良くはない。負荷が高くなるに従い油切れが起きやすくなり、銀粒子が含浸された陽極酸化処理皮膜とアルミニウム合金との摺動に移行する。
【０００７】
陽極酸化処理皮膜とアルミニウム合金の摺動は摩擦係数が高く消費電力を増大させる。更に、硬度が低いアルミニウム合金を攻撃しその摩耗を増大させる。また、含浸されている銀粒子とアルミニウム合金の摺動は、油切れによって却って硬度が低いアルミニウム合金と溶着し、その摩耗を悪化させる。すなわち、高負荷では銀粒子を分散させた陽極酸化処理皮膜は消費電力や摩耗の悪化を招く恐れがある。表面改質は、部分的な改質によって効率や耐久性を向上できる重要な技術ではあるが、スクロール圧縮機のオルダムキー又は旋回スクロールについては、その信頼性向上に向けて新たな表面改質が求められている。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、鉄系溶射皮膜を用いて信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールと、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリングと、オルダムリングを前記支持のため移動できるように支持するフレームとを備え、オルダムリングが旋回スクロール及びフレームと互いに摺動する部分の少なくとも一方の摺動する部分に鉄系溶射皮膜を形成したものである。
【００１０】
これによって、鉄系溶射皮膜の表面に形成された空孔による油溜りと酸化皮膜によって高い潤滑性が得られ、高負荷において低摩擦で相手攻撃性の小さい、すなわち高効率で耐久性の高い運転が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスクロール圧縮機は、高負荷における潤滑性を良好に保ち、その耐久性を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、旋回スクロールと、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリングと、オルダムリングを前記支持のため移動できるように支持するフレームとを備え、オルダムリングが旋回スクロール及びフレームと互いに摺動する部分の少なくとも一方の摺動する部分に鉄系溶射皮膜を形成したものであり、鉄系溶射皮膜の表面に形成された空孔が油溜りになり、また酸化皮膜が固体潤滑作用を示し、高負荷において低摩擦で相手攻撃性の小さい良好な潤滑状態を保つことができ、耐久性の高い運転が可能となる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の鉄系溶射皮膜にＦｅＯを分散させたことにより、不安定なＦｅＯが積極的に潤滑油を吸着して、摺動面に油性効果を付与することができる。摺動面は低摩擦となり効率の高い運転ができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の鉄系溶射皮膜にＭｏ粒子を分散させたことにより、摺動面に露出したＭｏ粒子が固体潤滑作用を発揮し、油切れが起きる過渡運転に対する耐久性を向上できる。
【００１５】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の鉄系溶射皮膜に未溶融の鉄系粒子を分散させたことにより、鉄系溶射皮膜の靭性があがり、ゴミ噛みなどの異物混入に対する破壊強度を向上できる。
【００１６】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の鉄系溶射皮膜に固体潤滑剤を塗布したことにより、固体潤滑剤の寿命が長くなり、初期馴染み性を向上できる。
【００１７】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の潤滑油に極性を有する合成油や油性剤を使用したことにより、鉄系溶射表面への潤滑油や油性剤の吸着量が増え、摺動表面に潤滑膜を確保でき、過渡運転時の耐久性を向上することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１〜図４に本発明の実施の形態を示している。本実施の形態は冷凍空調用の縦型スクロール圧縮機の場合で、図１に全体の構成を示している。
【００２０】
図１において、４は密閉容器であり、その内部に電動機５と、圧縮機構６を配している。圧縮機構６は、電動機５により駆動されるクランク軸７と、旋回スクロール８と、固定スクロール９と、旋回スクロール８を固定スクロール９に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング１０と、このオルダムリング１０を前記支持のために移動できるように支持するフレーム１１で構成されている。
【００２１】
クランク軸７はフレーム１１の軸受１３および軸受１４によって支持されている。旋回スクロール８はその軸８ａがクランク軸７のクランク部７ａに設けられた軸受７ｃで支持され、一方固定スクロール９と互いに噛み合わされて圧縮室１２を形成している。なお、１５は吸入口であり、１６は吐出口である。
【００２２】
密閉容器４内の最下部には油溜め１７が設けられ、油溜め１７内の潤滑油１８はクランク軸７の油供給路７ｂを通じて潤滑対象部へ供給される。なお、潤滑油１８として、エステル、エーテル、又はポリアルキレングリコールなどの極性の高いものが封入されている。また、油性剤として多価アルコールなどの長鎖の分子構造を有する、極性の高いものが添加されている。
【００２３】
密閉容器４は、圧縮機構部６の吸入口１５に開口している吸入管１９と、吐出管２０によって空調用冷凍サイクル（図示せず）に接続されている。
【００２４】
さて、オルダムリング１０であるが、図２に示すように、リング１０ａの旋回スクロール８に対向する側の面の直径線上２か所に突起１０ｂが、またフレーム７と対向する側の面の直径線上２か所に突起１０ｃがそれぞれ設けられ、双方の配列が互いに直角な方向に向くようになっている。
【００２５】
オルダムリング１０の突起１０ｂは、旋回スクロール８の直径線上２か所に設けられた半径方向の溝８ｂと嵌まり合って、突起１０ｂが並ぶ方向に移動できるように支持され、突起１０ｃはフレーム１１の直径線上２か所の半径方向の溝１１ａと嵌まり合ってオルダムリング１０が突起１０ｃの並ぶ方向に移動できるように支持されている。これによって、旋回スクロール８は自転せずに旋回運動できるように支持される。
【００２６】
オルダムリング１０は鉄系材料またはアルミニウム合金を基材とし、図３に示すように、突起１０ｂ、１０ｃ、リング１０ａの旋回スクロール８及びフレーム１１に対向する面に、鉄系粉末材料の溶射による急冷凝固層である鉄系溶射皮膜２１が形成されている。鉄系溶射皮膜２１は、図４に示すように、ポーラスであり微細な空孔２１ａを有し、主にＦｅＯからなる酸化層２１ｂが分散され、固体潤滑作用のあるＭｏ粒子２１ｃが分散され、未溶融の鉄系粒子２１ｄが分散されて構成されている。
【００２７】
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
電動機５に駆動されてクランク軸７が回転すると、オルダムリング１０を介し旋回スクロール８が旋回運動し、ガス冷媒を吸込管１９から吸込口１５へと吸入する。圧縮室１２において、ガス冷媒は吸込口１５に通じる外周側から吐出口１６に通じる内周側に移動されながらその容積を縮小して圧縮され、吐出口１６から密閉容器４内に吐出される。吐出管２０から空調用冷凍サイクルに供給された後、前記吸込管１９に戻り循環し、冷凍サイクルを実行する。
【００２８】
オルダムリング１０の４箇所の突起１０ｂ、１０ｃが旋回スクロール８の溝８ｂとフレーム１１の溝１１ａ内を往復運動することによって旋回スクロール８を自転させないようにしているため、オルダムリング１０の突起１０ｂ、１０ｃには移動方向に対して直角方向に荷重が発生する。高負荷になり圧縮負荷が増すとその荷重は増大し、混合潤滑状態で摺動する突起１０ｂ、１０ｃと溝８ｂ、１１ａとの潤滑状態は更に厳しくなる。
【００２９】
しかし、鉄系溶射皮膜２１の空孔２１ａが油溜りを形成するため、溜まり込んだ潤滑油１８によって潤滑作用が得られるだけでなく、酸化膜の固体潤滑作用も発揮されて高負荷での潤滑状態を良好に保つことができる。その結果、高耐久で高効率な運転が実現できる。
【００３０】
また、不安定なＦｅＯよりなる酸化層２１ｂは潤滑油を吸着する作用を発揮し、摺動面に油性効果を付与することができる。その結果、摺動面は低摩擦となり、効率の高い運転ができる。
【００３１】
また、Ｍｏは高融点であり溶射によって未溶融なＭｏ粒子を摺動面に露出させることができるが、その未溶融なＭｏ粒子によって固体潤滑作用が得られる。その結果、油切れが起きる過渡運転に対する耐久性を向上できる。
【００３２】
また、未溶融の鉄系粒子を分散することによって、鉄系溶射皮膜の靭性を向上できる。その結果、ゴミ噛みなどの異物に対する破壊強度が高い鉄系溶射皮膜が得られる。
【００３３】
鉄系溶射皮膜２１の表面に二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を塗布して空孔２１ａに固体潤滑剤を埋め込むことによって、固体潤滑剤が効果的に作用する時間を大幅に延ばすことができる。その結果、初期馴染み性を向上できる。
【００３４】
また、極性の高い潤滑油や油性剤は不安定なＦｅＯに強く吸着されるので、摺動面に潤滑膜を確保でき、摺動面の油切れを防止できる。その結果、過渡運転時に対する耐久性を向上できる。
【００３５】
以上述べてきたことは、旋回スクロール８やフレーム１１がオルダムリング１０と同種材料であっても異種材料であっても同様の作用・効果が得られる。
【００３６】
また、オルダムリング１０の相手部材である旋回スクロール８やフレーム１１側の互いに摺動する部分に鉄系溶射皮膜を形成しても同様の作用・効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、鉄系溶射皮膜によって摺動面に潤滑性を確保して高い信頼性を得るものであり、冷凍設備または給湯設備並びに自動車用空調機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】同実施例の圧縮機の要部の分解斜視図
【図３】同実施例のオルダムリングの断面図
【図４】同実施例のオルダムリングの断面組織図
【図５】従来のオルダムキーに銀含陽極酸化処理を施した断面図
【符号の説明】
【００３９】
８      旋回スクロール
８ｂ    溝
９      固定スクロール
１０    オルダムリング
１０ｂ  突起
１０ｃ  突起
１１    フレーム
１１ａ  溝
２１    鉄系溶射皮膜
２１ａ  空孔
２１ｂ  ＦｅＯよりなる酸化層
２１ｃ  Ｍｏ粒子
２１ｄ  未溶融鉄系粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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