(57)【要約】スクロールコンプレッサは、先端部の内周側部分にアブレイダブルもしくはコンフォーマブルコーティングを備えた実質的にらせん状のラップを有する。外周側部分にはコーティングは適用されない。スクロールコンプレッサの作動中、コーティングにより、圧縮プロセスにおける内周側のより高い吐出圧力の部分に近接する先端ギャップからの漏洩が排除される。外周側のコーティングされていない部分により、軸方向の荷重が支持され、コーティングが過度に摩耗しなくなる。
2007518023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースから延びる実質的にらせん状のラップと、を有する第１のスクロール部材と、
ベースと、前記ベースから延びる実質的にらせん状のラップと、を有するとともに、前記第１のスクロール部材に対して旋回する第２のスクロール部材と、
を備え、
前記第１および第２のスクロール部材の少なくとも一方の前記ラップは、前記実質的にらせん状のラップの内周側部分における先端部にコーティングを備え、前記実質的にらせん状のラップは、コーティングが施されていない外周側部分を備え、
前記コーティングは、前記第１および第２のスクロール部材の他方の接触面に接触すると形状が変化するコーティング材からなり、これにより、前記第２のスクロール部材が前記第１のスクロール部材に対して旋回する際に、前記コーティングが、前記実質的にらせん状のラップの前記先端部と前記第１および第２のスクロール部材の他方の対向する前記ベースの床部との間に密接な係合が生じるように移動し、かつ前記ラップの外周側部分によって前記第１および第２のスクロール部材間の軸方向の力が支持されることを特徴とするスクロールコンプレッサ。
【請求項２】
前記第１および第２のスクロール部材は、内周側のコーティングされた部分および外周側のコーティングされていない部分を備えた実質的にらせん状のラップをそれぞれ有することを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
【請求項３】
前記ラップは、前記ラップの表面まで延びる段付領域を有し、前記段付領域に前記コーティングが堆積することを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
【請求項４】
前記コーティングが、アブレイダブルコーティングであることを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
【請求項５】
前記コーティングが、コンフォーマブルコーティングであることを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
【請求項６】
スクロールコンプレッサを形成する方法であって、
（１）ベースと、前記ベースから延びる実質的にらせん状のラップと、をそれぞれ有する第１および第２のスクロール部材を提供するステップと、
（２）前記第１および第２のスクロール部材の少なくとも一方の前記ラップの先端部にアブレイダブルコーティングを施すステップであって、前記コーティングは、前記第１および第２のスクロール部材の他方の接触面と接触すると形状が変化するコーティング材であり、前記実質的にらせん状のラップの外周側部分はコーティングされずに、内周側部分においてのみコーティングが形成されるアブレイダブルコーティングを施すステップと、
（３）前記コーティングが前記第１および第２のスクロール部材の他方の前記ベースの床部に適合するように移動して、前記スクロールラップの前記先端部と前記第１および第２のスクロール部材の他方の前記ベースの前記床部との間に密接な係合が生じるように、コーティングが施された先端部の表面が前記第１および第２のスクロール部材の他方の前記ベースの前記床部に沿って移動する状態で、前記第１のスクロール部材に対して前記第２のスクロール部材を旋回させるステップと、
を含むスクロールコンプレッサ形成方法。
【請求項７】
前記実質的にらせん状のラップの内周側部分において前記第１および第２のスクロール部材に前記コーティングが施されることを特徴とする請求項６に記載のスクロールコンプレッサ形成方法。
【請求項８】
前記ステップ（３）の動きの間、前記コーティングが摩耗するように、前記コーティングが摩耗可能な材料からなることを特徴とする請求項６に記載のスクロールコンプレッサ形成方法。
【請求項９】
前記ステップ（３）の間、前記コーティング材料が前記第１および第２のスクロール部材の他方の前記ベースの前記床部の形状に適合するように、前記コーティングがコンフォーマブルコーティングであることを特徴とする請求項６に記載のスクロールコンプレッサ形成方法。
【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におけるラップのコーティングされていない部分により荷重を支持する表面がもたらされ、アブレイダブルコーティングにより密な先端シールがもたらされるように、ラップの一部分だけにアブレイダブルコーティングを施したスクロールコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロールコンプレッサは、冷媒圧縮の用途に広く用いられている。スクロールコンプレッサにおいて、第１および第２の部材は、ベースと、該ベースから延びる実質的にらせん状のラップと、をそれぞれ備える。ラップは、圧縮室を画定するように互いに係合する。２つのラップの一方は、他方のラップに対して旋回し、２つのラップ間に旋回が生じると、圧縮室の容積が減少して、内部の冷媒が圧縮される。
【０００３】
スクロールコンプレッサにおいては、各ラップの先端部は、対向するスクロール部材のベースに接触することが理想的である。図１には、従来のスクロールコンプレッサが図示されている。従来のスクロールコンプレッサ２０においては、旋回スクロール２２は、非旋回スクロール２４と作用可能な関係をなすように配置されている。旋回スクロール２２は、ベース２７から延びるラップ２６を有する。ラップ２６は、対向する非旋回スクロール２４のベース２９と接触する。非旋回スクロール２４のラップ２８は、ベース２７と接触する。理想的には、ラップの先端部は対向するベースと当接する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、図２に図示されているように、ラップの長さに亘る局所的な高さの変動により、対向するベースの床部とのシール接触が生じなくなることがよくある。生じたギャップからの漏洩は、圧力がより高いラップの中央部付近においてより多くなる。スクロールコンプレッサの先端部を超えてギャップ２３を通る漏洩は、効率を低下させるため望ましくない。
【０００５】
ラップ全体に亘ってコーティングを施したスクロールコンプレッサが提案されているが、これは望ましくない特性を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の開示された実施例においては、アブレイダブルもしくはコンフォーマブル（適合可能な）コーティングは、ラップの半径方向の内周側部分に隣接するスクロールラップの先端部分だけに適用される。ラップの半径方向の外周側部分は、コーティングが施されないままであり、荷重を支持する表面をもたらす。このように、コーティングは負荷を支持することを前提としていないが、コーティングにより、特に圧縮プロセスのより中央の部分における先端部のギャップの問題が解消される。
【０００７】
開示された実施例においては、ラップの外側部分よりも僅かに短くなるように、段がラップの中央部分に隣接してラップに形成される。ラップの外側部分には、コーティングが施されない。コーティングの表面がラップの外側部分よりも僅かに高くなるように、段付領域にコーティングが適用される。スクロールが作動し始めると、アブレイダブルもしくはコンフォーマブルコーティングが摩耗または除去されて、平坦な表面が形成され、これにより、ラップの中央部分に近接する先端部のギャップが排除される。コーティングが摩耗または除去されると、コーティングが施されていない外側部分が、接触して荷重支持表面をもたらし、これにより、コーティングが完全に摩耗または磨滅しなくなる。
【０００８】
本発明の上記および他の特徴は、以下の明細書および添付の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図３では、スクロール１２２が図示されている。ラップ２６は、通常、当業界において周知であり、鉄などの材料により形成された外周側部分３０を備える。半径方向内周側の中央部分３１には、アブレイダブルもしくはコンフォーマブル（適合可能な）コーティングが施されている。適切なあらゆるコーティングを適用してもよいが、適切なアブレイダブルコーティングまたはコンフォーマブルコーティングの例には、リン酸鉄コーティング、リン酸マグネシウムコーティング、ニッケルポリマーアマルガム、および力が加わったときに摩耗または塑性変形する他の材料などが含まれる。コーティングが施されたスクロール１２２は、旋回スクロールまたは非旋回スクロールであってもよいし、その両方であってもよい。
【００１０】
スクロールコンプレッサは、コーティングが施されていない外周部分において金属部分３０により支持された荷重支持表面を有する。アブレイダブルもしくはコンフォーマブルコーティングにより、中央部分に隣接する先端部と対向するベースとの間に密接な接触がもたらされる。図２に示された問題点は、隣接するチャンバＨとチャンバＬとの間における圧力差が最も著しい内周側部分において特に顕著である。高圧チャンバＨの圧力が増加すると、ギャップ２３から低圧チャンバＬへの漏洩量が増加する。したがって、内周側つまり中央部分にコーティングを施すことにより、最も効果的な箇所において漏洩を排除することができる。
【００１１】
図４に示されているように、段３４がラップに切り込まれて設けられている。ラップの一部分３５は、中央部分に隣接する金属により形成された状態のままである。コーティング３８は、段付部分に堆積する。符号１００から分かるように、コーティング表面３２は、最初は外周側部分３０の公称高さを超えて延びている。
【００１２】
ならしの間、コンプレッサが作動し始めると、図５の符号３３で示された最終形状をなすように、アブレイダブルもしくはコンフォーマブルコーティング３８が摩耗する。ならしの後、コーティングにより、図２に示された先端ギャップの問題が解消される。コンフォーマブルコーティングが変形または摩耗すると、コーティングが施されていないより堅い外周側金属部分３０が接触して、荷重支持表面をもたらし、これにより、コーティング３８の完全な磨滅が防止される。
【００１３】
本用途に最も適したコーティングは、コーティングされたスクロール部材が接触面と接触する際に移動するコーティングとして一般的に説明することができる。本用途の目的においては、これは、スクロール先端部が対向かつ接触するスクロール床部に接触すると、床部によって画定される形状をなすようにコーティングが移動して、ギャップが排除されることを意味している。コーティングは、対向かつ接触するスクロール部材の相対的な動きおよび圧力の影響下で、接触する部材によって画定される形状をなす「コンフォーマブル（適合可能な）」コーティングとすることができる。コーティングは、通常、対向するスクロール部材の接触する床部のバルクの硬度つまり強度、およびコーティングが堆積するスクロール先端部を形成するように用いられる材料のバルクの硬度つまり強度と比べてやや低いバルクの硬度つまり強度を有する。２つまたは複数の機械的に結合した構成材料からなる複合コーティングを用いてもよい。例えば、カーボンファイバーフィル樹脂があるが、この特定の例は、あまり用いられない。そのような複合材では、１つまたは複数のコーティングの構成材料は、スクロール部材と同様またはそれ以上の硬度つまり強度を備えている場合があるが、２つの材料の凝集体は、スクロール部材よりも低い硬度つまり強度を有するコーティングとなる。
【００１４】
コンフォーマブルコーティングの他の例は、押出し可能つまり変形可能なコーティングである。このコーティングは、接触面と接触するときに圧力および相対的な動きの影響下で、接触面によって画定される形状となるまで、塑性変形して押し出されるかあるいは流れ出るタイプのコンフォーマブルコーティングである。このタイプのコーティングは、通常、摩耗または剥離しない。コーティング材は、コーティングが施された先端部に付着したままである。そのようなコーティングは、構造的な完全性をもたらすより堅いマトリックス材料と、バルクの硬度を低下させかつ材料が流れることを許容するより軟らかい充填材と、を備えた複合材の種類からなることが多い。そのような材料は、例えば、スクリューコンプレッサに用いられ、その周知のコーティングはニッケルポリマー凝集体である。そのようなコーティングにおいては、ニッケルの「フォーム（発砲体）」が、軟質のポリマー材料で充填される。本用途においては、連続気泡のメタルフォームが望ましい場合もある。しかし、そのようなフォームでは、メタルフォームの一部分が壊れる場合があり、その結果、望ましくない研磨くずが生じてしまう場合がある。周知のニッケルポリマー凝集体においては、ポリマーノジュールにより、金属マトリックスが著しく局所的に曲がらないように内部で静水圧型の支持がもたらされ、これにより、変形した金属を所定の位置に保持する良好な結合強度の利点がもたされる。
【００１５】
本発明の範囲内にある他の種類のコーティングは、アブレイダブルコーティングである。このコーティングは、対向するスクロール部材の接触する床部の圧力および形状の影響下で摩耗および剥離するタイプのコーティングである。そのようなコーティングは、軟質である傾向にあり、コーティングが複合材により形成される場合には、通常、全ての構成材料が軟質である。摩耗くずは、コンプレッサ機構の他の部分を循環する。そのようなアブレイダブルコーティングによりもたらされる過度の研磨の「グリット」を有することは望ましくない。
【００１６】
本用途の目的においては、前述の複数のコーティングは、通常、対向するスクロール部材の対向する床部の影響下で形状が変化するコーティングを示している。そのため、コーティングの材料は、対向するスクロール部材の床部と接触すると移動する。この「変化」および「移動」は、摩耗の形とすることができ、またはコンフォーマブルコーティングによりもたらされる摩耗しない移動の形とすることができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態が開示されたが、当業者であれば、ある種の変更形態が本発明の範囲内にあることを理解されよう。そのため、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および内容を決定するために検討されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術のスクロールコンプレッサを示す図。
【図２】従来技術のスクロールコンプレッサの問題点を示す図。
【図３】本発明のスクロールコンプレッサを示す図。
【図４】本発明のスクロールコンプレッサを形成する第１のステップを示す図。
【図５】本発明のスクロールコンプレッサの最終形態を示す図。
【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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【国際調査報告】
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