(57)【要約】  本発明のスクロールは，渦巻き形状のスクロール本体及びそれに対応する底板からなる可動スクロールと，固定スクロールとを備える。可動スクロールと固定スクロールのいずれか一方が金属材料で作られ，もう一方が弾性変形及び塑性変形可能な非金属材料で作られている。材料の特性を利用して，両スクロールは協働して作動する時，密封を実現でき，軸方向と径方向において互いに補償することを実現できる。また，両スクロールはモールディングされるため，機械加工と表面硬化処理を省くことができ，部品の表面に形成された酸化層の硬度が向上される。さらに，両スクロールはそれぞれ硬い材料と柔らかい材料とで形成されているため，協働して作動する時，精度と形状位置公差値に対する要求を下げることができるので，製造コストを低減することができる。また，騒音と振動を低減でき，なおかつ磨耗に強くなり，使用寿命が更に長くなる。
2007501355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻き形状のスクロール本体及び前記スクロール本体に対応する底板からなる可動スクロールと，固定スクロールとを備えるスクロールにおいて，
前記可動スクロール又は前記固定スクロールのいずれか一方が金属材料で形成され，もう一方が弾性変形可能かつ塑性変形可能な非金属材料で形成されており，材料の特性によって，前記両スクロールが協働して作動するとき，密封を実現し，軸方向と径方向における相互の補償を実現することを特徴とする，スクロール。
【請求項２】
前記可動スクロールまたは前記固定スクロールは金属材料で形成され，前記固定スクロールまたは前記可動スクロールは弾性変形可能かつ塑性変形可能な非金属材料で形成されることを特徴とする，請求項１に記載のスクロール。
【請求項３】
前記渦巻き形状のスクロール本体の中の一つには，骨組が設けら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。
【請求項４】
前記骨組は，孔を有する薄板であることを特徴とする，請求項３に記載のスクロール。
【請求項５】
前記孔を有する前記薄板は，金属またはプラスチックで形成されていることを特徴とする，請求項４に記載のスクロール。
【請求項６】
前記骨組と前記底板とは一体に形成されることを特徴とする，請求項３に記載のスクロール。
【請求項７】
前記非金属材料は，プラスチック，フェノール樹脂またはエポキシ樹脂のいずれか１種の材料から選ばれることを特徴とする，請求項１または２に記載のスクロール。
【請求項８】
薄板を用いて渦巻き形状のスクロール本体を形成する工程と，
前記スクロール本体を金属の底板に固定する工程と，
前記スクロール本体の外表面と，前記スクロール本体と前記金属の底板との間の溝に，プラスチックを射出させ，或いは弾性材料を塗布することによって，スクロールを形成する工程と，
を含むことを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項９】
前記薄板には複数の孔が設けられることを特徴とする，請求項８に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１０】
前記薄板には複数の孔が設けられることを特徴とする，請求項８に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１１】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項８に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１２】
薄板の上に弾性材料を塗布する工程と，
渦巻き形状のスクロール本体を形成する工程と，
前記スクロール本体を前記金属の底板に固定することによって，スクロールを形成する工程と，
を含むことを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項１３】
前記薄板には複数の孔が設けられることを特徴とする，請求項１２に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１４】
前記薄板は，金属製又はプラスチック製であることを特徴とする，請求項１２に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１５】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１２に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１６】
金属の底板に渦巻き形状のスクロール本体の骨組をモールディング成形法により形成する工程と，
前記骨組と前記金属の底板にプラスチックを射出させ，或いは弾性材料を塗布する工程と，
を含むことを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項１７】
前記金属底板とスクロール本体の骨組をモールディング成形法にて一体に形成させることを特徴とする，請求項１６に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１８】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１６に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１９】
モールディング成形法を採用して，金属の底板にスクロールを弾性材料で形成することを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項２０】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１９に記載のスクロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，スクロールコンプレッサのスクロールに係わり，特に低コスト，且つ高性能のスクロールコンプレッサのスクロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，スクロールコンプレッサでは，その可動スクロールと固定スクロールがともに金属で作られ，図１に示すように，可動スクロール１０と固定スクロール２０の両金属スクロールは協働して作動する時，大きな騒音と振動を生じやすく，互いの間に磨耗を生じやすいだけでなく，場合によって互いにかみ合って動かなくなる。この欠陥を克服するために，一般的には，両スクロールを軸方向と径方向に互いに回避させるよう，つまり，軸方向と径方向における補償を行うようにして，機構上において適当な措置を取るようにしちた。しかし，かかる機構は非常に複雑であった。また，可動スクロール１０と固定スクロール２０は作動中において，その渦巻き形線状の外側の接触力は可動スクロール１０の円周方向の遠心力だけに頼るため，その接触力はとても小さい。さらに，図１のＡ点に示すように，可動スクロール１０と固定スクロール２０の両渦巻き形線状の側面は線接触であるため，密封の目的を実現しにくく，漏れやすくなる。したがって，渦巻き形線状の精度，肉厚，高さ，頂部と底部との平面度，渦巻きの壁面と底面の垂直度に対する要求は，特に厳しく，その精度はスクロールコンプレッサの性能に対し決定的な影響を与える。そのため，人々はその精度を維持又は向上させる方法を考えている。しかし，精度の向上は加工用旋盤の性能及び製造コストに関わる。一方，スクロールは作動時において発熱するとともに外力によって変形するため，精度を過剰に向上することは意味がなくなる。そのため，通常，形状位置公差値の最適範囲は８〜１５μｍとされている（「容積式コンプレッサーのハンドブック」，郁永章により編集，２０００年１０月に北京機械工業出版社より出版）。このような高い精度は，加工用旋盤，バイト及び取り付け工具などに対する要求もともに高くなり，海外から輸入される専用設備しかその精度の要求に満足できない。また，渦巻き形の線状が機械加工された後，例えば表面の陽極酸化処理，ニッケル・リン処理，窒素浸透処理などの表面硬化処理を行わなければならないので，スクロールコンプレッサの製造は困難となり，加工コストが高く，性能が悪く，広く応用しにくくなっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は，スクロールの材質を変えることによって，両スクロールが協働して作動する時，材料の特性によって，両スクロールの接触が面接触となり，密封を実現できるとともに，軸方向と径方向の補償を保証できるスクロール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば，作動時の騒音と振動を低減でき，スクロールは更に磨耗に強くなり，使用寿命も更に長くなるとともに，スクロールの精度と，その形状及び位置の公差値に対する要求を下げることができるため，製造コストを低減することができる。
本発明は次のように構成されている。つまり，本発明のスクロールは渦巻き形状のスクロール本体及びそれに対応する底板からなる可動スクロールと，固定スクロールとを備え，可動スクロールと固定スクロールのいずれか一方が金属材料で形成され，もう一方が弾性変形可能かつ塑性変形可能な非金属材料で形成されている。材料の特性によって，両スクロールが協働して作動する時，密封を実現でき，軸方向と径方向において互いに補償することを実現できる。
【０００５】
上記可動スクロールまたは固定スクロールは金属材料で形成され，固定スクロールまたは可動スクロールは弾性変形可能かつ塑性変形可能な非金属材料で形成されている。
【０００６】
上記スクロールの渦巻き形状のスクロール本体には骨組が設けられている。
【０００７】
上記骨組は孔を有する薄板であり，その薄板は金属またはプラスチックで形成されている。
【０００８】
上記骨組と底板は一体に形成されている。
【０００９】
上記非金属材料はプラスチック，フェノール樹脂またはエポキシ樹脂のいずれか１種の材料から選ばれる。
【００１０】
また，本発明のもう一つの目的は，スクロールの製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のスクロールの製造方法は，薄板で渦巻き形状のスクロール本体を形成する工程と，上記スクロール本体を金属の底板に固定する工程と，上記スクロール本体の外表面と，スクロール本体と金属底板との間の溝に，プラスチックを射出させ，或いは弾性材料を塗布することによってスクロールを形成する工程とを含み，上記弾性材料はポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムである。
【００１２】
また，本発明の別のスクロールの製造方法は，薄板の上に弾性材料を塗布する工程と，渦巻き形状のスクロール本体を形成する工程と，上記スクロール本体を金属の底板に固定することによってスクロールを形成する工程とを含む。
【００１３】
本発明のさらに別のスクロールの製造方法は，金属の底板に渦巻き形状のスクロール本体の骨組を形成する工程と，上記骨組と上記金属の底板にプラスチックを射出させ，或いは弾性材料を塗布する工程と含む。
【００１４】
本発明のさらに別のスクロールの製造方法は，モールディング成形法を採用して金属の底板に弾性材料でスクロールを形成する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば次のような有益な効果を有する。本発明の可動スクロールと固定スクロールのいずれか一方が金属材料で形成され，もう一方が弾性変形可能と塑性変形可能の非金属材料で形成されている。両スクロールは協働して作動する時，一方のスクロールが有する弾性変形と塑性変形の特性によって，両スクロールの接触が従来の線接触から面接触へ変えられ，圧接による材料の変形によって密封を実現できる。このため，例えば１００μｍ程度の比較的低い形状位置公差値でも技術上の要求に満足できるとともに，外力と高温によるスクロールの変形及び熱膨脹に必要な軸方向と径方向における複雑な補償をなくすこともできる。また，両スクロールは金型にて形成され，モールディングされた部品の表面に形成された酸化層の硬度が表面硬化処理により得られた硬度よりも更に高くなるので，機械加工と表面硬化処理等の複雑なプロセスを省くことができる。さらに，両スクロールはそれぞれ硬い材料と柔らかい材料の２種類の材料にて形成されているため，協働して作動する時の騒音と振動を低減でき，なおかつ磨耗に強くなり，使用寿命が更に長くなるとともに，精度と形状位置公差値に対する要求を下げることができることで，製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図２及び図３に示すように，本発明のスクロールは，可動スクロール１と固定スクロール２を備える。上記可動スクロール１は，渦巻き形状のスクロール本体１２及び底板１１から構成され，固定スクロール２は渦巻き形状のスクロール本体２２及び底板２１から構成される。可動スクロール１は金属材料で形成される。固定スクロール２は，弾性変形可能かつ塑性変形可能な非金属材料で形成される。
【００１７】
また，図４及び図５に示すように，上記固定スクロール２の渦巻き形状のスクロール本体２２には骨組２３が設けられ，当該骨組２３には複数の孔２４が設けられている。上記骨組２３と連接した一面の底板２１には孔２５が設けられ，上記骨組２３の外表面と，骨組２３と連接した底板２１の一面とで囲まれる溝２６には，プラスチックを射出させ，或いは弾性材料３を塗布している。
【００１８】
また，図６に示すように，上記固定スクロール２の渦巻き形状のスクロール本体２２と，骨組２３と底板２１は一体に形成されてもよい。
【００１９】
図２〜図５は本発明のスクロールの製造方法を示している。つまり，薄板で渦巻き形状のスクロール本体２２を形成し，薄板の上に複数の孔２４を設ける。薄板は金属製であり，金属底板２１に固定する。渦巻き形状のスクロール本体２２の外表面と，渦巻き形状のスクロール本体２２と金属の底板２１との間の溝２６に，プラスチックを射出させ，或いは弾性材料３を塗布する。薄板に設けられた孔２１は塗布した材料の結合強度を向上することができる。
【００２０】
上記非金属材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムを含む。
【００２１】
図６は本発明のスクロールの別の製造方法を示している。金属の底板２１には，モールディング成形法によって，渦巻き形状のスクロール本体２２の骨組２３を一体に形成してから，骨組２３と金属の底板２１にプラスチックを射出させ，又は弾性材料を塗布する。
【００２２】
更に図７は，本発明のスクロールのさらに別の製造方法を示している。金属の底板２１には，モールディング成形法を採用して，弾性材料でスクロール本体２２を直接に形成することによってスクロール２の製造を完成させる。
【００２３】
図８に示すように，本発明の可動スクロール１と固定スクロール２とは協働して作動する。固定スクロール２は，弾性変形及び塑性変形が可能な弾性材料で形成されているため，金属で形成された可動スクロール１と接触する際，両スクロールの側面における接触面Ｂは面接触となる。そのため，圧接と変形により，密封を実現でき，軸方向と径方向の補償を保証できるとともに，スクロールの精度と形状位置公差値に対する要求を下げることができ，製造コストを低減することができる。
【００２４】
図９に示すように，本発明の可動スクロール１と固定スクロール２は協働して作動する時，外力と高温の作用による圧接と変形が生じるため，可動スクロール１と固定スクロール２が軸方向における変形を生じる（図９の中のＣ，Ｄを参照）。これにより，軸方向と径方向の補償を保証できる。
【００２５】
上述したように，本発明の可動スクロールと固定スクロールのいずれか一方が金属材料で形成され，もう一方が弾性変形可能かつ塑性変形可能な非金属材料で形成されている。両スクロールは協働して作動する時，一方のスクロールが持つ弾性変形と塑性変形の特性によって，両スクロールの接触が面接触へ変えられ，圧接による材料の変形によって密封を実現でき，外力と高温による変形及び熱膨脹に必要な軸方向と径方向における複雑な補償をなくすこともできる。また，両スクロールはそれぞれ硬い材料と柔らかい材料の２種類の材料にて形成されているため，協働して作動する時の騒音と振動を低減でき，なおかつ磨耗に強くなり，使用寿命が更に長くなると同時に，精度と形状位置公差値に対する要求を下げることができることで，製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の可動スクロールと固定スクロールの協働を示す説明図である。
【図２】本発明の可動スクロールを示す断面図である。
【図３】本発明の固定スクロールを示す断面図である。
【図４】本発明の固定スクロールの骨組を示す断面図である。
【図５】本発明の弾性材料を塗布した固定スクロールを示す断面図である
【図６】本発明の固定スクロールの骨組と底板が一体に形成されてなる構造を示す断面図である。
【図７】本発明の固定スクロールの渦巻き形状のスクロール本体が一体にモールディングされてなる構造を示す断面図である。
【図８】本発明の可動スクロールと固定スクロールとの協働を示す説明図である。
【図９】本発明の可動スクロールと固定スクロールとの協働に対する軸方向補償を示す説明図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月29日(2004.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻き形状のスクロール本体及び前記スクロール本体に対応する底板からなる可動スクロールと，固定スクロールとを備えるスクロールにおいて，
前記可動スクロール又は前記固定スクロールのいずれか一方若しくは双方は，弾性変形又は塑性変形が可能な材料，或いは弾性変形及び塑性変形の双方が可能な材料で形成され，
材料が有する弾性変形と塑性変形の特性を利用して，前記可動スクロールと前記固定スクロールとが協働して作動するとき，圧接により材料を変形させ，前記両スクロールの接触表面における不平坦度を低減し，接触面を増大させることで，前記両スクロールの接触面の密封効果と，軸方向及び径方向における相互の補償とを増加できることを特徴とする，スクロール。
【請求項２】
前記可動スクロール又は前記固定スクロール，或いは前記可動スクロール及び前記固定スクロールは，弾性変形又は塑性変形が可能な材料，或いは弾性変形及び塑性変形の双方が可能な材料で形成されることを特徴とする，請求項１に記載のスクロール。
【請求項３】
前記弾性変形又は塑性変形が可能な材料は，ポリウレタン，ポリテトラフルオルエチレンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１に記載のスクロール。
【請求項４】
前記可動スクロール又は前記固定スクロールのいずれか一方若しくは双方は，弾性変形又は塑性変形が可能な材料，或いは弾性変形及び塑性変形の双方が可能な材料を，骨組の表面に塗布して形成されることを特徴とする，請求項１に記載のスクロール。
【請求項５】
前記可動スクロールと前記固定スクロールの骨組に複数の孔を設け，前記塗布材料の強度を向上させるために，前記複数の孔はスルーホール又はブラインドホールであることを特徴とする，請求項４に記載のスクロール。
【請求項６】
薄板を用いて渦巻き形状のスクロール本体を形成する工程と，
前記スクロール本体を金属の底板に固定する工程と，
前記スクロール本体の外表面と，前記スクロール本体と前記金属の底板との間の溝に，プラスチックを射出させ，或いは弾性材料を塗布することによって，スクロールを形成する工程と，
を含むことを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項７】
前記薄板には複数の孔が設けられることを特徴とする，請求項６に記載のスクロールの製造方法。
【請求項８】
前記薄板には複数の孔が設けられることを特徴とする，請求項６に記載のスクロールの製造方法。
【請求項９】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項６に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１０】
薄板の上に弾性材料を塗布する工程と，
渦巻き形状のスクロール本体を形成する工程と，
前記スクロール本体を前記金属の底板に固定することによって，スクロールを形成する工程と，
を含むことを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項１１】
前記薄板には複数の孔が設けられることを特徴とする，請求項１０に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１２】
前記薄板は，金属製又はプラスチック製であることを特徴とする，請求項１０に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１３】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１０に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１４】
金属の底板に渦巻き形状のスクロール本体の骨組をモールディング成形法により形成する工程と，
前記骨組と前記金属の底板にプラスチックを射出させ，或いは弾性材料を塗布する工程と，
を含むことを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項１５】
前記金属底板と前記スクロール本体の骨組をモールディング成形法にて一体に形成させることを特徴とする，請求項１４に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１６】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１４に記載のスクロールの製造方法。
【請求項１７】
モールディング成形法を採用して，金属の底板にスクロールを弾性材料で形成することを特徴とする，スクロールの製造方法。
【請求項１８】
前記弾性材料は，ポリテトラフルオルエチレン，ポリウレタンまたは合成ゴムであることを特徴とする，請求項１７に記載のスクロールの製造方法。
【国際調査報告】
2007501355.tif 000012
2007501355.tif 000013
2007501355.tif 000014
2007501355.tif 000015