(57)【要約】【課題】  軽量で自動車用空調システムに好適し、且つ、簡単な構成で凝着を防止できるスクロール型流体機械と、この流体機械を用いた自動車用空調システムを提供する。【解決手段】  スクロール型流体機械、即ち、圧縮機は、ハウジング２０内に互いに摺接自在に配置され、作動ガスとしての冷媒の吸込み、圧縮及び吐出の一連のプロセスを互いに協働して行う可動及び固定スクロール５４，５６を備える。この圧縮機は、前記可動及び固定スクロール５４，５６がアルミニウム−シリコン系合金からなり、前記可動及び固定スクロール５４，５６のうち少なくとも一方が、他方に対して相対的に摺接し且つ苛性処理が施された表面領域６１を有することを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に互いに摺接自在に配置され、作動ガスの吸込み、圧縮及び吐出の一連のプロセスを互いに協働して行う可動及び固定スクロールを備えたスクロール型流体機械において、
前記可動及び固定スクロールはアルミニウム−シリコン系合金からなり、
前記可動及び固定スクロールのうち少なくとも一方は、他方に対して摺接し且つ苛性処理が施された表面領域を有することを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記可動及び固定スクロールのそれぞれは、基板と、当該基板に一体的に形成された渦巻きラップとを含み、
これら渦巻きラップのうち少なくとも一方の渦巻き面に前記表面領域が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記アルミニウム−シリコン系合金におけるシリコンの組成は、１２重量％以上であることを特徴とする請求項２記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
作動ガスとしての冷媒が循環する循環流路を有する自動車用空調システムにおいて、
前記循環流路に請求項１乃至３記載の何れかのスクロール型流体機械が介挿されていることを特徴とする自動車用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用空調システムへの組み込みに好適したスクロール型流体機械及び自動車用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用空調システムの圧縮機として用いられるスクロール型流体機械は、ハウジング内に互いに噛み合うように配置された固定及び可動スクロールを備え、可動スクロールは固定スクロールに対して摺接しながら旋回運動することができる。固定スクロールと可動スクロールとの間には、旋回運動に伴いその位置及び大きさが変化する圧縮室が形成され、この圧縮室を介して、固定及び可動スクロールは作動ガスとしての冷媒の吸い込み、圧縮及び吐出の一連のプロセスを互いに協働して行う。
【０００３】
一般に、固定スクロールの材料としては、鉄系材料又はアルミ系合金が用いられるけれども、可動スクロールの材料としては、その軽量化のためアルミ系合金が主に用いられている。そして、固定及び可動スクロールの双方がアルミ系合金から成る場合には、旋回運動時における固定スクロールと可動スクロールとの間の凝着を防止すべく、特許文献１に開示されているように、固定及び可動スクロールにアルマイト被膜を形成することが知られている。
【特許文献１】特開平７−２１７５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の凝着を防止するため、固定スクロールを鉄系材料で製造し、可動スクロールをアルミ系合金で製造することが考えられるが、しかしなながら、この場合には以下の問題が生じる。
鉄系材料の固定スクロールは、アルミ系合金製の固定スクロール比べてスクロール型流体機械の重量を増大させることから、このようなスクロール型流体機械を自動車用空調装置に適用すると、自動車の燃費を悪化させる。
【０００５】
また、アルミ系合金と鉄系材料とではその加工性が大きく異なることから、固定及び可動スクロールの材料が異なると、これら固定及び可動スクロールを互いに異なる加工条件で製造せねばならず、スクロール型流体機械の生産性が低下する。
一方、固定及び可動スクロールを共にアルミ系合金を用いて製造した場合、特許文献１にもあるように、固定及び可動スクロールにアルマイト被覆を形成することとなるが、このアルマイト被覆の形成プロセスには手間がかかり、スクロール型流体機械の生産コストの上昇を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、軽量で自動車用空調システムに好適し、且つ、簡単な構成で固定及び可動スクロール間の凝着を防止できるスクロール型流体機械及び、この流体機械を用いた自動車用空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、ハウジング内に互いに摺接自在に配置され、作動ガスの吸込み、圧縮及び吐出の一連のプロセスを互いに協働して行う可動及び固定スクロールを備えたスクロール型流体機械において、前記可動及び固定スクロールはアルミニウム−シリコン系合金からなり、前記可動及び固定スクロールのうち少なくとも一方は、他方に対して相対的に摺接し且つ苛性処理が施された表面領域を有することを特徴とするスクロール型流体機械が提供される（請求項１）。
【０００８】
つまり、上記した構成のスクロール型流体機械では、アルミニウム−シリコン系合金からなる可動及び固定スクロールのうち少なくとも一方には、他方に対して相対的に摺接する領域に苛性処理が施されている。この苛性処理された表面領域では、シリコン粒子又は当該シリコン粒子が酸化した酸化シリコン粒子が多く存在し、これらシリコン粒子又は酸化シリコン粒子によって可動スクロールと固定スクロールとの間における凝着が確実に防止される。
【０００９】
上記した構成の具体的な態様として、前記可動及び固定スクロールのそれぞれは、基板と、当該基板に一体的に形成された渦巻きラップとを含み、これら渦巻きラップのうち少なくとも一方の渦巻き面に前記表面領域が形成されている（請求項２）。
上記した構成において、前記アルミニウム−シリコン系合金におけるシリコンの組成は、１２重量％以上であることが好ましい（請求項３）。
【００１０】
シリコン組成が共晶点である１２重量％以上に設定されると、シリコン粒子又は酸化シリコン粒子がアルミニウム−シリコン系合金中に多く存在するようになるので、苛性処理された表面領域により多くのシリコン粒子又は酸化シリコン粒子等を存在させることができる。従って、この構成によれば固定及び可動スクロール間の凝着をより確実に防止することができる。
【００１１】
また、上記した目的を達成するために、本発明によれば、作動ガスとしての冷媒が循環する循環流路を有する自動車用空調システムにおいて、前記循環流路に請求項１乃至３記載の何れかのスクロール型流体機械が介挿されていることを特徴とする自動車用空調システムが提供される（請求項４）。
上記した構成の自動車用空調システムは、スクロール型流体機械の固定スクロールがアルミニウム−シリコン系合金からなるので軽量であり、自動車の燃費向上に貢献する一方、固定スクロールと可動スクロールとの間の凝着が防止されているので信頼性が高い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスクロール型流体機械によれば、簡単な構成にて固定及び可動スクロール間の凝着が防止され、また、その製造が容易であるとともに作動上の信頼性が高く、しかも安価に提供できる。
また、本発明の自動車用空調システムは、圧縮機としてのスクロール型流体機械が軽量であるので、自動車の燃費向上に貢献し、システムの信頼性も高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は自動車用空調システムの冷凍回路を示す。
冷凍回路は、自動車のエンジンルーム２内に配置されたスクロール型流体機械、即ち、圧縮機４を備え、この圧縮機４は、エンジンルーム２と車室６との間を区画するインストルメントパネル８内に配置された蒸発器１２に循環管路１４を介して接続され、この循環管路１４の往路には凝縮器１６及び膨張弁１８が介挿されている。
【００１４】
スクロール型圧縮機４にはエンジン１５から動力が駆動ベルト１７を介して伝達され、冷凍回路内を満たす作動ガスとしての冷媒を循環管路１４の復路から吸い込んで圧縮し、圧縮した冷媒を凝縮器１６に向けて吐出する。この後、圧縮冷媒は凝縮器１６にて凝縮された後、膨張弁１８を通じて蒸発器１２内にて膨張し、蒸発器１２は冷媒と車室６内の空気との間にて熱交換を行い、車室６内の空気を冷却する。なお、蒸発器１２を通過した冷媒は循環管路１４の復路を通じてスクロール型圧縮機４に戻される。
【００１５】
スクロール型圧縮機４の詳細は図２に示されており、この圧縮機４はハウジング２０を備えている。ハウジング２０は駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有し、駆動ケーシング２２は圧縮ケーシング２４側が大径となる段付きの筒形状をなし、それぞれ開口した両端を有する。一方、圧縮ケーシング２４は駆動ケーシング２２の大径端に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端が駆動ケーシング２２の大径端にシールリング２６を介して気密に嵌合され、そして、複数の連結ねじ２８を介して駆動ケーシング２２の大径端に連結されている。
【００１６】
駆動ケーシング２２内には回転軸３０が配置され、この回転軸３０もまた段付き形状をなし、一端側の小径軸部３２と、その他端の大径端部３４とを有する。
回転軸３０の大径端部３４はニードル軸受３６を介して駆動ケーシング２２に回転自在に支持されている。ここで、ニードル軸受３６は開放型であって、その両側の空間をその内部を通じて自由に流通させることができる。
【００１７】
また、回転軸３０の小径軸部３２もまたボール軸受３８を介して駆動ケーシング２２の小径端に回転自在に支持されている。
更に、駆動ケーシング２２内にはボール軸受３８とニードル軸受３６との間に軸封止ユニット、即ち、リップシール４０が配置されており、このリップシール４０は回転軸３０の小径軸部３２に相対的に摺接し、駆動ケーシング２２内を気密に区画している。
【００１８】
更に、回転軸３０の小径軸部３２は駆動ケーシング２２の小径端から突出し、その突出端に駆動ディスク４２がナット４４を介して取付けられている。駆動ディスク４２は電磁クラッチ４６を介して駆動プーリ４８に連結されており、駆動プーリ４８は電磁クラッチ４６のソレノイドを内蔵し、プーリ軸受５０を介して駆動ケーシング２２の小径端に回転自在に支持されている。
【００１９】
駆動プーリ４８には前述した駆動ベルト１７が掛け回されており、そして、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８から駆動ディスク４２、即ち、回転軸３０に伝達される駆動力を断続する。従って、電磁クラッチ４６がオン作動したとき、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２を一体的に連結し、駆動ディスク４２、即ち、回転軸３０を駆動プーリ４８とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ４６がオフ作動されているとき、電磁クラッチ４６は駆動プーリ４８と駆動ディスク４２との間の連結を解除し、駆動プーリ４８から回転軸３０の動力の伝達を断つ。
【００２０】
一方、圧縮ケーシング２４内にはスクロールユニット５２が収容され、このスクロールユニット５２は、可動スクロール５４及び固定スクロール５６を有する。可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ５４ａ，５６ａを有し、これら渦巻きラップ５４ａ，５６ａは、それらの径方向内面及び外面（以下、これら内面及び外面を単に渦巻き面といい、符号６０を付す）にて相互に局所的に摺接し、可動スクロール５４の旋回運動に伴なって渦巻き面６０，６０間での摺接個所がそれらの周方向に移動する。また、可動スクロール５４及び固定スクロール５６は、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの軸線方向両側に、渦巻きラップ５４ａ，５６ａと一体的に形成された基板５４ｂ，５６ｂを有し、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの先端は、シールを介して基板５４ｂ，５６ｂの内面にそれぞれ摺接自在になっている。従って、可動スクロール５４及び固定スクロール５６は、互いに協働して、渦巻きラップ５４ａ，５６ｂ間にシールを介して圧縮室５８を形成することができる。そして、この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。
【００２１】
このスクロール型流体機械においては、前述した可動及び固定スクロール５４，５６は共にアルミニウム−シリコン系合金からなり、そして、これらスクロール５４，５６のうち可動スクロール５４に苛性処理が施されている。より詳しくは、図３に模式的に示したように、可動スクロール５４において、その渦巻きラップ５４ａの渦巻き面６０は苛性処理された苛性処理層６１により形成されている。苛性処理は可動スクロール５４の母材、即ち、アルミニウム−シリコン系合金のアルミニウムを選択的にエッチング除去し、一方、シリコン粒子を残存させるので、、苛性処理層６１ではシリコンの組成が下地のアルミニウム−シリコン系合金よりも大きくなっている。従って、苛性処理層６１により形成された渦巻き面６０の表面上には、シリコン粒子又はシリコン粒子が酸化した酸化シリコン粒子が多く露出している。なお、渦巻きラップ５４の苛性処理には通常の方法を用いることができ、例えば、水酸化ナトリウム水溶液に渦巻きラップ５４を浸漬したり、或いは、水酸化ナトリウム水溶液を渦巻きラップ５４に対して噴霧すればよい。
【００２２】
可動スクロール５４の基板５４ｂは、上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２は開放型のニードル軸受６４を介して偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、このクランクピン６８は回転軸３０の大径端部３４から偏心して突出している。従って、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。
【００２３】
また、偏心ブッシュ６６にはこの偏心ブッシュ６６と大径端部３４との間に挟持されるようにしてカウンタウエイト７０が取付けられており、このカウンタウエイト７０は複数の大小の円弧状プレートを重ね合わせて構成され、可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。より詳しくは、カウンタウエイト７０は偏心ブッシュ６６に連結ピン７１を介して取付けられ、この連結ピン７１回りの回転がクランクピン６８により阻止されている。従って、カウンタウエイト７０もまた可動スクロール５４と同様に、その旋回姿勢を一定にした状態で旋回運動する。
【００２４】
更に、駆動ケーシング２２の大径端と可動スクロール５４の基板５４ｂとの間には自転阻止機構としてのボールカップリング７２が介装されている。例えば、ボールカップリング７２は駆動ケーシング２２の大径端及び基板５４ｂにそれぞれ支持され、その周方向に等間隔を存して環状レースを有した一対のリングプレート７４と、これらリングプレート７４の環状レース間に挟持されたボール７６とからなり、ニードル軸受６４の軸線を中心とした可動スクロール５４の自転を阻止する。
【００２５】
一方、固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４内にて固定され、その基板５６ｂが圧縮ケーシング２４内を圧縮室５８側と吐出室８０とに仕切っている。基板５６ｂにはその中央に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２は吐出弁としてのリード弁８４により開閉される。このリード弁８４はその弁押さえ８６とともに基板５６ｂの外面にボルトを介して取付けられている。
【００２６】
なお、図２には示されていないが、圧縮ケーシング２４の周壁には圧縮室５８及び吐出室８０にそれぞれ連通する吸込口及び送出口が形成されており、吸込口は前述した循環管路の復路に接続され、そして、送出口は循環管路の往路に接続されている。
上述したスクロール型圧縮機によれば、回転軸３０の回転に伴い、クランクピン６８及び偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動し、この際、可動スクロール５４の自転がボールカップリング７２の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４はその旋回姿勢を一定に維持した状態で、固定スクロール５６に対して旋回運動し、この旋回運動は循環管路の往路から吸込口を通じて圧縮室５８内に冷媒を吸い込んで、吸い込んだ冷媒の圧縮を行い、そして、圧縮冷媒をリード弁８４を通じて吐出室８０内に吐出する一連のプロセスを実施し、この後、圧縮冷媒は吐出室８０から送出口を通じて循環管路の往路に供給される。
【００２７】
ここで、可動スクロール５４の旋回運動に伴い、可動スクロール５４及び固定スクロール５６の渦巻きラップ５４ａ，５６ａが相互に摺接するけれども、このスクロール型流体機械においては、可動スクロール５４の渦巻きラップ５４ａに苛性処理層６１が形成され、苛性処理層６１により形成された渦巻き面６０を介して渦巻きラップ５４ａ，５６ａ同士が摺接する（図４参照）。従って、可動スクロール５４及び固定スクロール５６の双方がアルミニウム−シリコン系合金より成るときでも、可動スクロール５４の渦巻き面６０では、アルミニウムに比べて硬質なシリコン粒子又は酸化シリコン粒子が多く露出しているので、可動スクロール５４及び固定スクロール５６の渦巻き面６０，６０同士の凝着が防止される。
【００２８】
また、上記したスクロール型流体機械は、いずれもアルミニウム−シリコン系合金からなる可動スクロール５４及び固定スクロール５６を備えているので、固定スクロールに鉄系材料を用いた場合よりも軽量となり、自動車の燃費向上に貢献するとともに、可動スクロール５４及び固定スクロール５６の加工性が略同一となるので、製造が容易であって安価となる。
【００２９】
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記した一実施例では、可動スクロール５４に苛性処理層６１を形成したが、図５に模式的に示したように、固定スクロール５６に苛性処理層６１を形成しても良い。つまり、可動スクロール５４及び固定スクロール５６のうち少なくとも一方に苛性処理層６１を形成すればよい。
【００３０】
また、苛性処理層６１は渦巻き面６０の全面に亘って形成する必要もなく、可動及び固定スクロール５４，５６間に凝着が発生する個所のみに形成されていてもよい。
更に、可動スクロール５４及び固定スクロール５６の渦巻き面６０，６０の他、渦巻きラップ５４ａ，５６ａの先端及び基板５４ｂ，５６ｂの内面に対して苛性処理を施しても良い。
【００３１】
そして、苛性処理に用いる水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液の他、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液及びこれら水溶液の混合液を用いても良い。
更に、可動スクロール５４及び固定スクロール５６におけるアルミニウム−シリコン系合金は、それらの組成が相互に同一である必要はなく、格別限定されることもないが、シリコンを１２重量％以上含むことが好ましい。母材中のシリコン粒子が多いほど、苛性処理された渦巻き面６０におけるシリコン粒子又は酸化シリコン粒子の露出量が多くなり、可動スクロール５４と固定スクロール５６との凝着をより確実に防止することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】自動車用空調システムの冷凍回路を示した概略図である。
【図２】図１のスクロール型圧縮機の縦断面である。
【図３】図２の可動スクロールの模式図である。
【図４】図２の領域IVの拡大図である。
【図５】図２の固定スクロールの変形例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０              ハウジング
５２              スクロールユニット
５４              可動スクロール
５６              固定スクロール
５４ａ，５６ａ    渦巻きラップ
５４ｂ，５６ｂ    基板
６０              渦巻き面
６１              苛性処理層
【図１】
2005155457.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005155457.tif 000006
【図５】
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