(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒として弗化炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒を使用し、密閉容器の内部に、電動機により駆動される旋回スクロールと固定スクロールとを噛み合せて、この双方のスクロール間の圧縮室で前記冷媒を吸入し、圧縮し、吐出するようにしたスクロール圧縮機において、前記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し案内する突起を有する自転規制部材が焼結鉄にて形成され、この自転規制部材の表面全体がスチーム処理を施して封孔された状態で前記突起側面摺動部のスチーム処理層を除去する機械加工が行われ、その後に窒化処理が施されていることを特徴としたスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記自転規制部材は窒化処理を施した後、酸化処理が施されていることを特徴とした請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記酸化処理による酸化層が２μm以下であることを特徴とした請求項２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記自転規制部材は機械加工後の窒化処理の前処理としてフッ素加工が施されていることを特徴とした請求項１記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍空調用の電動圧縮機としては、レシプロ式のもの、ロータリー式など多種多様のものがあるが、いずれの方式も家庭用、業務用の冷凍空調の分野で使用されてきている。中でもスクロール圧縮機については、高効率、低騒音、低振動という特長を活かして実用化されてきた。
【０００３】
スクロール圧縮機に用いられるスクロール圧縮機構は、よく知られているように、渦巻き曲線をなして形成したラップを持った固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に幾つかの圧縮室を形成し、この各圧縮室が旋回スクロールの旋回運動によって、吸い込み口に通じて冷媒を吸い込む外周部から、吐出口に通じる中央部に移動しながら容積が縮小して冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口から吐出する。
【０００４】
前記旋回スクロールが前記冷媒の圧縮のために、自転せずに旋回運動するように支持し案内する自転規制部材をなすオルダムリングで支持し、このオルダムリングは前記案内のために移動できるよう固定部材との間で一定方向に移動しこれと直交する方向に旋回スクロールとの間で移動する。
【０００５】
従って、オルダムリングは固定部材および旋回スクロールの双方との間で摺動する。これら旋回スクロール、固定スクロール、固定部材およびオルダムリングの全てが鉄系材料で形成されている。
【０００６】
一方、冷媒には特定フロンＲ１２や指定フロンＲ２２を用いていた。特定フロンはそれ以前の冷媒である二硫化硫黄やメチルクロライドと比べて、化学的に安定で可燃性、毒性がなく、理想的な冷媒として広く利用され、長年に亘って使用されてきた。
【０００７】
ところが近年では、特定フロンが分子中に塩素原子を含み、これがオゾン層の破壊を引き起こすことが確かめられ、代替フロンの開発および使用が図られている。
【０００８】
そのための実用性の高い代替冷媒として、塩素を含まないＨＦＣ（ＨｙｄｒｏＦｌｕｏｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）といった冷媒が挙げられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、代替冷媒を用いると、代替冷媒は塩素を含まないため従来の特定フロンのような潤滑性は望めない。このため、摺動条件が厳しくなり、前記従来のような旋回スクロールのオルダムリングによる支持構造では、固定部材および旋回スクロールとの間の摺動面に摩耗が生じやすく支持構造部の寿命が低下する。これは、前記支持構造部のオルダムリング、旋回スクロールおよび固定部材の相互間が代替冷媒による潤滑性が望めないために一部油膜が切れた境界潤滑状態になりやすく、この境界潤滑状態になっている部分で、双方が鉄系材料どうしの供金構造であることによって凝着が生じることに原因していると考えられている。
【００１０】
このような支持構造部の寿命低下は、密閉型圧縮機のようなメンテナンスフリーでしかも長寿命で運転されるものの場合、前記支持構造部の寿命が即圧縮機全体の寿命となるため特に問題であり、実用に耐えない。
【００１１】
本発明は上記のような問題を解決することを課題とし、塩素を含まない代替冷媒を用いても旋回スクロールのオルダムリングを利用した支持構造部による寿命低下の問題のないスクロール圧縮機を提供することを主たる目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、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し案内する突起を有する自転規制部材が焼結鉄にて形成され、かつ自転規制部材の表面全体がスチーム処理を施して封孔された状態で前記突起側面摺動部のスチーム処理層を除去する機械加工が行われ、その後に窒化処理が施されていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成では、オルダムリング等の旋回スクロールを固定スクロールに対し支持案内する突起を有する自転規制部材を旋回スクロールおよび固定部材の双方の潤滑不良による凝着を防止するために、焼結鉄よりなる突起を有する自転規制部材の表面全体がスチーム処理による封孔効果で硬度が増した状態で突起側面摺動部の機械加工を受けているので、摺動部以外の表面スチーム処理層により機械加工時の外力による歪みが抑制されて、機械加工が高精度に達成され、固定部材と旋回スクロールとの間で過不足なく摺動条件を満足して旋回スクロールを高精度に支持、案内し圧縮性能の向上を図ると共に過剰摺動による寿命の低下を防止することができる。
【００１４】
さらに、この高精度な機械加工面が窒化処理層によって耐摩耗性が向上するうえ鉄でない異種材料面とされて固定部材および旋回スクロールの双方に対し異種材料同士の摺接となり相互が境界潤滑状態の部分で凝着するようなことを回避するので耐久性が向上される。これらにより旋回スクロールをオルダムリング等の自転規制部材により自転を防止する支持構造部の寿命が向上され、塩素を含まない代替冷媒を用いても支持構造部による寿命低下も防止される。
【００１５】
また、本発明では、前記オルダムリング等の自転規制部材に窒化処理を施した後、さらに酸化処理を施したものとすることができる。
【００１６】
このような構成では、自転規制部材の窒化処理層の表面が酸化処理によるポーラス化した酸化層を有していることによりオイルの保持力が向上されるので、上記のような耐摩耗性の高い異種材料面を高い潤滑性を持って相手材との摺動に供して相手材とより凝着しにくいものとなる。
【００１７】
また、本発明では、前記酸化処理による酸化層が２μm以下に設定するのが好適である。
【００１８】
このようにすると、自転規制部材において、酸化処理を施すことで形成される酸化層の厚さを２μｍ以下にしたので、酸化膜が窒化処理による耐磨耗性を損なわない程度に存在することができその存在量に比例した潤滑性を発揮することができる。
【００１９】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるいくつかの好適な実施の形態について図１〜５図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２１】
ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されず、また、特に限定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１、図２に示される本実施の形態１は、冷凍空調用横向き設置型のスクロール圧縮機の場合における一例である。
【００２３】
主な構成として、冷媒として弗化炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒を使用するもので、密閉容器１の内部に、電動機２と、この電動機２により駆動される旋回スクロール３と固定スクロール４との間で前記冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構５とを配し、旋回スクロール３を固定スクロール４に対して自転させずに旋回運動させるように固定スクロール４と固定部材７との間で支持案内する自転規制部材としてのオルダムリング６を有している。このオルダムリング６は、前記支持案内を高精度に耐久性良く行うために表面処理をし、かつそれによって表面が固定部材７および旋回スクロール３の双方と異種材料となるようにしている。このオルダムリング６は、それに替わる１つまたは複数の部材による他の形式の自転防止部材を用いることもできる。
【００２４】
本実施の形態が横向き設置型のものであることにより、密閉容器１内の図面上左右の一方である右部にスクロール圧縮機構５が、密閉容器１内の左部に圧縮機構５を駆動する電動機２が、最左部には下部のオイル溜め８内のオイル８ａを潤滑対象部へオイル供給路１０を通じて送り出すオイルガイド９がそれぞれ設けられている。
【００２５】
固定部材７は電動機２のロータ２ａに直結されたクランク軸１６を圧縮機構５側で軸受けする主軸受部材をなしクランク軸１６の反対側を軸受する副軸受部材３１と対をなし電動機２のステータ２ｂと共に密閉容器１内に固定されている。固定スクロール４は、固定部材７の反電動機２側に図示しないボルトにより固定され、旋回スクロール３は固定スクロール４と固定部材７との間で固定スクロールと噛み合い双方間に幾つかの圧縮室１１を形成する。クランク軸１６は固定部材７に軸支されている部分で旋回スクロール３との偏心連結部３２をなし、この偏心連結部３２により旋回スクロール３をオルダムリング６による支持案内と共に旋回駆動する。この旋回駆動で圧縮室１１は、吸込口１２に通じる中央側から吐出口１３に通じる内周側に移動されながら容積を縮小して冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。冷媒は密閉容器１外に延びる吸込管１５から吸込口１２へと吸引する。圧縮した冷媒は吐出口１３から密閉容器１内に吐出し、密閉容器１外に延びる吐出管１４から空調用の図示しない冷凍サイクルに供給した後、前記吸込管１５に戻して循環させ、冷凍サイクルを実行する。
【００２６】
前記自転規制部材としてのオルダムリング６は図２に示すように、旋回スクロール３に対向する側の面の直径線上２カ所に突起１７が、また固定部材７と対向する側の面の直径線上２カ所に突起１８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。
【００２７】
オルダムリング６の突起１８は、固定部材７の直径線上２カ所に設けられた半径方向の溝２０と嵌め合ってオルダムリング６がこの突起１８の並ぶ方向に移動できるように支持され、また突起１７は、旋回スクロール３の直径線上２カ所に設けられた半径方向の溝１９と嵌め合って、旋回スクロール３がこの突起１７が並ぶ方向に移動できるように支持される。
【００２８】
これによって、旋回スクロール３はクランク軸１６による偏心駆動に際し自転せずに旋回運動できるように支持案内される。このときオルダムリングは固定部材７および旋回スクロール３との間で互いに直交する方向に摺動し合う。なお偏心連結部３２は、１つの例として旋回スクロール３の偏心位置にある突起３ａをクランク軸１６の主軸１６ａの半径方向に摺動できるように保持された摺動子２１に嵌め合わされて構成している。
【００２９】
上記の各部材や手段の配置と、支持および駆動、吸込み圧縮して吐出する流体の案内構造等の具体的な構成は、本発明の要件を満足する範囲でどのように構成されていてもよいのは勿論である。
【００３０】
前記冷凍サイクルに用いられる冷媒は、弗化炭素水素系冷媒群のうち少なくとも１種または２種以上を混合した混合冷媒であって、塩素を含まず環境を破壊しない。しかし、密閉容器１内に吐出される冷媒は各機械摺動部の細部にまで及ぶことができるが、塩素を含まないために潤滑性は望めず、オルダムリング６と旋回スクロール３および固定部材７との双方との間の摺動部に境界潤滑状態が生じていることがある。
【００３１】
本実施の形態おいて、オルダムリング６等の自転規制部材は、焼結鉄にて形成され、この自転規制部材をなすオルダムリング６の表面を、スチーム処理を施して機械加工された後に窒化処理を施こしている。
【００３２】
図３に示すように、自転規制部材としてのオルダムリング６を旋回スクロール３および固定部材７の双方の潤滑不良による凝着を防止するために、焼結鉄よりなるこのオルダムリング６がスチーム処理されてスチーム処理層２３が形成される。
【００３３】
このことによる封孔効果で硬度が増した状態で突起１７、１８の側面摺動部が機械加工を受けているので機械加工時の外力による歪みが抑制されて、機械加工が高精度に達成されて、固定スクロール４と旋回スクロール３との間で過不足なく摺動条件を満足して旋回スクロール３を高精度に支持、案内し圧縮性能の向上を図ると共に過剰摺動による寿命の低下を防止することができる。
【００３４】
さらに、図４に示すように、この高精度な機械加工面が窒化処理による窒化処理層２４によって耐摩耗性が向上するうえ鉄でない異種材料面とされて固定スクロール４および旋回スクロール３の双方に対し異種材料同士の摺接となり相互が境界潤滑状態の部分で凝着するようなことを回避するのでより耐久性が向上することになる。
【００３５】
これらにより旋回スクロール３をオルダムリング６等の自転規制部材により自転を防止する支持構造部の寿命が向上し、塩素を含まない代替冷媒を用いても支持構造部による寿命低下も防止される。
【００３６】
なお、この構成において、図３に示すようにオルダムリング６の表面全体にスチーム処理によるスチーム処理層２３を施し、機械加工による精密加工後において、さらに、窒化処理の前処理としてフッ素加工処理し、ガス窒化等の窒化処理を施し、図４に示すような窒化処理層２４を形成して表面的に材料を異ならせてもよい。
【００３７】
これにより、オルダムリング６はスチーム処理層２３により封孔処理され硬度が上昇し、精密加工での歪みが抑制され加工精度が向上し、さらに前記前処理であるフッ素加工処理により、オルダムリング表面を浄化および活性化させ、窒化処理層２４によって耐摩耗性の高い異種材料面を形成するので、さらなる長寿命化を図ることができる。
【００３８】
１つの実施形態として、オルダムリング６は鉄系焼結材、旋回スクロール３はアルミニウム系金属よりなり、固定部材７は鉄系金属よりなるものである。
【００３９】
また、オルダムリング６のスチーム処理は、５００℃〜６００℃の温度のスチームにて行われるとよい。処理時間は１時間〜１００時間が適当である。
【００４０】
このようにしたスチーム処理層２３は酸化皮膜ができ硬度が向上し、精密加工による歪みを十分に防止することができる。
【００４１】
オルダムリング６の窒化処理に対する前処理は、例えばフッ素窒素雰囲気中で３００℃〜４００℃の温度で、１０分〜１００時間が適当である。このようにした前処理により、オルダムリング６の金属面の浄化・活性化し、後の熱処理を容易にすることができる。
【００４２】
さらに、オルダムリング６の窒化処理は例えばアンモニアガス雰囲気中で４００℃±５０℃の温度で、１時間〜１００時間加熱して処理するとよい。
【００４３】
このようにした窒化処理層２４により、旋回スクロール３および固定部材７との機械摺動部が潤滑不良によって凝着することを十分に防止することができる。
【００４４】
(実施の形態２）
図５に示される実施の形態２は、前記オルダムリング６等の自転規制部材に窒化処理を施した後、さらに酸化処理を施したものである。
【００４５】
これにより、オルダムリング６等の自転規制部材において窒化処理層２４の表面が酸化処理によるポーラス化した酸化処理層２５を有していることによりオイルの保持力が向上されるので、上記のような耐摩耗性の高い異種材料面を高い潤滑性を持って相手材との摺動に供して相手材とより凝着しにくいものとなる。
【００４６】
また、オルダムリング６はさらに高い異種材料面を形成するため耐摩耗性に優れ、旋回スクロール３のオルダムリング６を利用した支持構造部２２の寿命が向上し、塩素を含まない代替冷媒を用いても支持構造部２２による寿命低下を防止することができる。
【００４７】
この酸化処理は、例えば窒素および空気雰囲気中で４００℃±５０℃の温度で、１時間〜１００時間加熱して処理するとよい。このようにした酸化処理層２５は、窒化処理層２４の内側に形成され、オイル８ａの保持力を向上させるため、旋回スクロール３および固定部材７との機械摺動部が潤滑不良によって凝着することを防止することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施形態３は、図５に示されるように、前記酸化処理による酸化層が２μm以下に設定するのが好適である。
【００４９】
このようにすると、自転規制部材において、酸化処理を施すことで形成される酸化処理層２５の厚さを２μｍ以下にしたので、酸化膜が窒化処理による耐磨耗性を損なわない程度に存在することができその存在量に比例した潤滑性を発揮することができ、耐摩耗性が向上し、旋回スクロール３および固定部材７との機械摺動部が潤滑不良によって凝着することを防止し、長寿命化を図ることができる。
【００５０】
以上の説明は、旋回スクロール３がアルミで、固定部材７が鉄系材料について述べているが、旋回スクロール３が鉄系で、固定部材７がアルミなど種々の組合せについても有効である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のスクロール圧縮機によれば、オルダムリング等の旋回スクロールを固定スクロールに対し支持案内する突起を有する自転規制部材を旋回スクロールおよび固定部材の双方の潤滑不良による凝着を防止するために、焼結鉄よりなる自転規制部材の表面全体がスチーム処理による封孔効果で硬度が増した状態で突起側面摺動部が機械加工を受けているので、摺動部以外の表面スチーム処理層により機械加工時の外力による歪みが抑制されて、機械加工が高精度に達成され、固定部材と旋回スクロールとの間で過不足なく摺動条件を満足して旋回スクロールを高精度に支持、案内し圧縮性能の向上を図ると共に過剰摺動による寿命の低下を防止することができる。
【００５２】
さらに、この高精度な機械加工面が窒化処理層によって耐摩耗性が向上するうえ鉄でない異種材料面とされて固定部材および旋回スクロールの双方に対し異種材料同士の摺接となり相互が境界潤滑状態の部分で凝着するようなことを回避するので耐久性が向上される。これらにより旋回スクロールをオルダムリング等の自転規制部材により自転を防止する支持構造部の寿命が向上され、塩素を含まない代替冷媒を用いても支持構造部による寿命低下も防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示すスクロール圧縮機の断面図である。
【図２】図１における圧縮機の要部の分解斜視部である。
【図３】図２におけるオルダムリングの加工前の改質処理状態を示す断面図である。
【図４】図２におけるオルダムリングの加工後の改質処理後の状態を示す断面図である
【図５】本発明の実施形態２および３としてのスクロール圧縮機のオルダムリング改質処理状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１    密閉容器
２    電動機
２ａ  回転子
２ｂ  固定子
３    旋回スクロール
４    固定スクロール
５    圧縮機構
６    オルダムリング
７    固定部材
８    オイル溜め
８ａ  オイル
９    オイルガイド
１０  オイル供給路
１１  圧縮室
１２  吸込口
１３  吐出口
１４  吐出管
１５  吸込管
１６  クランク軸
１６ａクランク軸主軸
１７  突起
１８  突起
１９  溝
２０  溝
２１  摺動子
２２  支持構造部
２３  スチーム処理層
２４  窒化処理層
２５  酸化処理層
【図１】
0004020554.tif 000002
【図２】
0004020554.tif 000003
【図３】
0004020554.tif 000004
【図４】
0004020554.tif 000005
【図５】
0004020554.tif 000006