(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の渦巻状スクロールラップを有する旋回スクロールと、第２の渦巻状スクロールラップを有する固定スクロールとを備え、クランクシャフトにより回転する前記旋回スクロールをクランクピンを介して公転運動させることで、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間の流体を順次圧縮させるスクロール形真空ポンプにおいて、前記クランクシャフトにマルテンサイト系ステンレス鋼を使用し、前記クランクシャフト表面に耐腐食性の酸化クロム層が形成されていることを特徴とするスクロール形真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール形真空ポンプにおけるクランクシャフトの材質、或いはその表面処理に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール形真空ポンプにおいて、吸込口から吸引された空気は、旋回スクロールの鏡板及び渦巻状スクロールラップと、固定スクロールの鏡板及び渦巻状ラップに囲まれた旋回空間に収容され、旋回スクロールの公転運動によりその空間の容積を連続的に小さくすることにより圧縮され、クランクシャフトの近傍に送られて排気口から排出されている。
【０００３】
旋回スクロールを公転運動させるためには、モータの回転駆動力を伝達するクランクシャフトとは別に、旋回スクロールの外周部に複数のクランクピンを使用している。このクランクピンは、旋回スクロールを公転させるため偏心形状を成しており、固定スクロールに設けた穴に配設した第１ベアリングによりクランクピンの一端を回転可能に支持し、且つ第２ベアリングによりその他端を旋回スクロールに対して回転可能に支持している。このような位置にクランクピンを配することで、旋回スクロールの小型化を図ることができると共に、排気量を増大させて大きな圧縮比を得ることができる。なお、固定スクロールに対して旋回スクロールを効率良く公転させるため、クランクシャフトの偏心量とクランクピンの偏心量が、ほぼ同じ偏心量になるように設計されている。また、第２ベアリングにより連結された旋回スクロールをクランクピンにより公転させる場合に必要な旋回スクロールの移動スペースを確保するための第１空間を固定スクロール内に設けている。この第１空間は空気の吸込口に連通しており、且つ旋回スクロールが公転することにより高真空状態になる。つまり、クランクピン及び第１ベアリングは、高真空状態になる第１空間に配設されている。
【０００４】
更に、旋回スクロールを公転運動させるクランクシャフトには、１Ｎ・ｍに近い負荷トルクが係るため、クランクシャフトの材質には、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受け鋼鋼材、Ｓ２０ＣＫ等の構造用炭素鋼鋼材、ＳＮＣ６３１等のニッケルクロム鋼鋼材、ＳＮＣＭ４３９等のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材を焼き入れ、焼もどしの熱処理によりその硬度がロックウェル硬度で５５度から６５度のものを使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスクロール形真空ポンプにおいて、吸込口から吸引された空気は、旋回スクロールの渦巻状スクロールラップ及び鏡板と、固定スクロールの渦巻状スクロールラップ及び鏡板とで囲まれた空間にて圧縮されてクランクシャフトに近い領域で排気されるため、クランクシャフトの近い領域では、吸込まれた空気中の水分が凝縮され水滴になっている。
【０００６】
よって、クランクシャフトの材質にＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受け鋼鋼材、Ｓ２０ＣＫ等の構造用炭素鋼鋼材、ＳＮＣ６３１等のニッケルクロム鋼鋼材、ＳＮＣＭ４３９等のニッケルクロムモリブデン鋼鋼材を使用すると、固定スクロール及び旋回スクロール間のシールが不完全な場合、即ち固定スクロールの渦巻状ラップと旋回スクロールの渦巻状ラップで囲まれる旋回空間、或いは固定スクロールと旋回スクロールとクランクシャフト及び旋回スクロールとクランクシャフト間のベアリングとで囲まれる空間に空気の漏れが生じる場合には、上述したように圧縮により高濃度の空気中の水分や水滴にクランクシャフトがさらされて更に高温になるため、クランクシャフトの表面が腐食により錆てしまうことから、結果的に保守時にベアリングからクランクシャフトが抜けなくなり、ベアリング或いはクランクシャフトの交換が困難になってしまうという問題を有していた。
【０００７】
また、クランクシャフトは、旋回スクロールに圧入されるクランクシャフト用のベアリングに対して、組立作業或いは分解作業を容易に行うため、ハメアイをシマリバメにできず、ベアリング及びクランクシャフト間には僅かながらの隙間を有しているため、クランクシャフトを回転させた時、クランクシャフトに係る負荷トルクによりクランクシャフト及びクランクシャフトに接触するベアリングの内輪間に数マイクロメートルから数百マイクロメートル程度の微小振幅による振動が加わるため、長時間使用するとクランクシャフト表面及びベアリングの内輪におけるクランクシャフト側にフレッティングウェアーという摩耗痕が発生する。更にその振動の雰囲気が高温高湿の場合においては、酸化し易くなるため、クランクシャフト表面及びベアリングの内輪におけるクランクシャフト側にフレッティングコロージョンウェアーという腐食摩耗痕が発生する。
【０００８】
このフレッティングコロージョンウェアーは、クランクシャフトやベアリングの内輪の表面材質がＳＵＪ２やＳＮＣＭ４３９等の錆び易いものだった場合、ハメアイ部に赤錆色の摩耗粉を生じさせるため、ベアリングの寿命を短くすると共に、上述したように保守時にベアリングの交換を必要とする際、シャフトが抜けなくなりベアリングの交換が困難になるという問題を有していた。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解消し、ベアリングの寿命向上を図り、且つ保守性の向上を図ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、第１の渦巻状スクロールラップを有する旋回スクロールと、第２の渦巻状スクロールラップを有する固定スクロールとを備え、クランクシャフトにより回転する前記旋回スクロールをクランクピンを介して公転運動させることで、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間の流体を順次圧縮させるスクロール形真空ポンプにおいて、前記クランクシャフトにマルテンサイト系ステンレス鋼を使用し、前記クランクシャフト表面に耐腐食性の酸化クロム層が形成されていることにより達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明になるスクロール形真空ポンプを図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明になるスクロール形真空ポンプを示す一部縦断側面図、図２は本発明になるクランクシャフト５の支持部を示す一部拡大縦断側面図である。
【００１２】
図１において、スクロール形真空ポンプ１は、旋回スクロール２、旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａ、旋回スクロール２を挟む２つの固定スクロール（３，４）、固定スクロール（３，４）の渦巻状ラップ（３ａ，４ａ）、旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａ及び固定スクロール（３，４）の渦巻状ラップ３（３ａ，４ａ）の先端部に設置されたチップシール（２ｂ、３ｂ、４ｂ）、クランクシャフト５、クランクピン６、クランクピン６用ベアリング（７ａ，７ｂ）、クランクシャフト５用ベアリング８、吸込み口９、排気口１０、モータ１１から構成されている。
【００１３】
図２において、渦巻状ラップ２ａの先端にチップシール２ｂを設置した旋回スクロール２にクランクシャフト５用ベアリング８が４個圧入され、クランクシャフト５用ベアリング８にクランクシャフト５が挿入され、その両側を渦巻状ラップ（３ａ，４ａ）の先端にチップシール（３ｂ，４ｂ）を設置した２個の固定スクロール（３，４）で挟み、固定スクロール３に吸込口１２が設けられいる。
【００１４】
スクロール形真空ポンプ１において、吸込口１２から吸引された空気は、旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａと固定スクロール（３，４）の渦巻状ラップ３ａまたは４ａ間で圧縮され、クランクシャフト５に近い領域１３で最大圧力となるため、吸込口１２から吸引された空気に含まれる水分が圧縮により高濃度になったり或いは水滴化する。この高湿度空気や水滴は、本来、排気口１４から排出されるべきものであるが、固定スクロール（３，４）及び旋回スクロール２間のシールが完全でなく、固定スクロール（３，４）の渦巻状ラップ３ａまたは４ａと旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａで囲まれた空間１３と、固定スクロール（３，４）と旋回スクロール２とクランクシャフト５と及び旋回スクロール２とクランクシャフト５間のベアリング８とで囲まれる空間１５で空気の漏れが発生すると、固定スクロール（３，４）の渦巻状ラップ３ａまたは４ａと旋回スクロール２の渦巻状ラップ２ａで囲まれた空間１３から固定スクロール（３，４）と旋回スクロール２とクランクシャフト５と及び旋回スクロール２とクランクシャフト５間のベアリング８とで囲まれる空間１５に高湿度空気または水滴が流れ込む。しかし、クランクシャフト５の材質として、腐食しにくく高温（３００℃以上）にしても形状変化が極めて少なく、更に高硬度が得られる材質であるマルテンサイト系ステンレス鋼にすることにより錆の発生を防止することができる。つまり、ステンレスに含有するクロムが酸化し、これによる酸化クロムが耐腐蝕性層になっている。これにより、クランクシャフト５が挿入されるベアリング８の寿命を短くすることなく、また保守時の交換を容易にするができるという効果が得られる。また、フレッティングコロージョンウェアーに対してもマルテンサイト系ステンレス鋼の場合には、ブリネル圧痕状のフレッティングが生じるだけで赤錆が発生することはなく、ベアリング８の寿命及び保守時の交換を容易に行うことができる。
【００１５】
また、クランクシャフト５に耐腐蝕性層として錆びにくい金や銀の貴金属や、窒化チタン、炭化チタン等のセラッミックや無電解ニッケル・リンをクランクシャフトにコーティングすれば高湿度空気、水滴によるクランクシャフト５の腐食、フレッティングコロージョンの発生及びフレッティングの発生全てを防止することができる。
【００１６】
しかし、窒化チタン、炭化チタン等のセラッミックや無電解ニッケル・リンをクランクシャフト５にコーティングする場合には、コーティングの際の被コーティング材の温度が３００℃以上になるため３００℃以上になっても形状変化が極めて少なく、高硬度が得られる材質である必要があるが、これはクランクシャフト５の材質を３００℃以上の焼きもどし温度を有する鋼材にすればよいだけのことである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、クランクシャフトの少なくとも表面が耐腐蝕性層から成ることで、クランクシャフトの表面を錆びにくくでき、また赤錆色の摩耗粉を生じるフレッティングコロージョンウェアーの発生を防止できるので、ベアリングの寿命向上を図ることができると共に、保守時におけるクランクシャフトやベアリングの交換を容易に行えるスクロール形真空ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明になるスクロール形真空ポンプを示す一部縦断側面図である。
【図２】  本発明になるクランクシャフトの支持部を示す一部拡大縦断側面図である。
【符号の説明】
１はスクロール形真空ポンプ、２は旋回スクロール、２ａは旋回スクロールの渦巻状ラップ、２ｂは旋回スクロールのチップシール、２ｃは旋回スクロールの鏡板、３，４は固定スクロール、３ａ，４ａは固定スクロールの渦巻状ラップ、３ｂ，４ｂは固定スクロールのチップシール、３ｃ，４ｃは固定スクロールの鏡板、５はクランクシャフト、６はクランクピン、７ａ，７ｂ，７ｃはクランクピン用ベアリング、８はクランクシャフト用ベアリング、９はファン、１０はモータ、１１はモータベース、１２は吸込み口、１３は固定スクロールの渦巻状ラップと旋回スクロールの渦巻状ラップで囲まれた空間、１４は排気口、１５は固定スクロールと旋回スクロールとクランクシャフト及び旋回スクロールとクランクシャフト間のベアリングで囲まれる空間である。
【図１】
0003896662.tif 000002
【図２】
0003896662.tif 000003