DE102008010933B4 - Spiralverdichter und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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Abstract

Ein Spiralverdichter und ein Herstellungsverfahren dafür werden offenbart. Der Spiralverdichter 11 umfasst eine feste Spirale 38 und eine bewegliche Spirale 32, die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale 38 auf einer Drehwelle 21 zu drehen. Die von der Spirale 32 empfangene Axialkraft wird von einem Axialdrucklager 53 mit einer ersten Gleitfläche 100 und einer zweiten Gleitfläche 101 in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche 100 gehalten. Eine Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte 83 ist auf der ersten Gleitfläche 100 ausgebildet, während die zweite Gleitfläche 101 im Wesentlichen eben ist. Die zweite Gleitfläche 101 hat eine höhere Härte als die erste Gleitfläche 100. Die erste Gleitfläche 100 ist aus Gusseisen oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet.

Description

  • Der Anmelder beansprucht das Recht auf Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung JP 2007-049903 , eingereicht am 28. Februar 2007, und der gesamte Inhalt von JP 2007-049903 ist hiermit per Referenz eingebunden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Technisches Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft einen Spiralverdichter und ein Herstellungsverfahren dafür.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Im Allgemeinen umfasst ein Spiralverdichter eine an einem Gehäuse befestigte Spirale und eine bewegliche Spirale, die in entgegengesetzter Beziehung zu der festen Spirale angeordnet ist und geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale um eine Drehwelle zu drehen, wobei ein Fluid durch die feste Spirale und die bewegliche Spirale komprimiert wird. Die bewegliche Spirale wird durch die Differenz zwischen dem Druck von der Rückseite der beweglichen Spirale und dem Druck des komprimierten Fluids einer Kraft in der Axialrichtung unterworfen. Die Kraft in die Axialrichtung wird von einem Axialdrucklager gehalten.
  • Während die bewegliche Spirale eine Umlaufbewegung macht, ist daher die Gleitgeschwindigkeit des Spiralverdichters, der das Axialdrucklager verwendet, niedriger als die Gleitgeschwindigkeit, wenn das Axialdrucklager für eine Vorrichtung mit Drehbewegung verwendet wird. Folglich wird in einem Spiralverdichter nicht leicht ein Ölfilm auf den Gleitflächen gebildet, was häufig zum Festfressen führt.
  • In einem Verdichter, der in einem Kältemittelkreislauf verwendet wird, in dem Kohlendioxid das Kältemittel ist, ist der Druck des komprimierten Kältemittels so hoch, dass in die Axialrichtung eine große Kraft auftritt. Folglich stellt die Bildung eines Ölfilms auf den Gleitflächen des Axialdrucklagers ein kritischeres Problem dar.
  • Zum Beispiel offenbart JP 2004-60605 A einen Spiralverdichter mit einem Axialdrucklager, einem Schmierölabscheider, einer Öllagerkammer zum Lagern des abgeschiedenen Schmieröls und einen Rückführungsweg zum Rückführen des Schmieröls von der Öllagerkammer zu den Gleitflächen. In diesem Spiralverdichter kann das Schmieröl wirksam in dem Kältekreislaufsystem zugeführt werden.
  • JP 2004-60605 A offenbart einen Spiralverdichter; jedoch gibt es dort keine spezifische Beschreibung einer Einrichtung zum Verringern der Abnutzung oder des Festfressens der Gleitflächen des Axialdrucklagers.
  • JP 3426720 B offenbart andererseits einen Spiralverdichter mit einer beweglichen Spirale oder einer festen Spirale, die einen Verdichtungsmechanismus bilden, wobei die Gleitflächen der Endplatte mit einer darauf aufgerichteten Spiralrunde mit einer Vielzahl von Löchern als Ölbecken ausgebildet sind. In diesem Spiralverdichter wird das Schmieröl, selbst wenn der Betrieb angehalten wird, davon abgehalten, aus den Gleitflächen zu strömen, um das Festfressen der Gleitflächen, die nicht in Kontakt miteinander sind, zu verhindern, wenn der Betrieb erneut gestartet wird.
  • In dem in JP 3426720 B beschriebenen Spiralverdichter sind die Löcher, die die Ölbecken bilden, jedoch nicht dafür gedacht, die Abnutzung oder das Festfressen des Axialdrucklagers während des Betriebs des Spiralverdichters zu verhindern.
  • JP 61-8402 A offenbart auch einen Spiralverdichter mit einer Vielzahl von Ölbecken, die eine konische Oberfläche auf der Gleitfläche der festen Spirale oder der Gleitfläche der beweglichen Spirale in dem Axialdrucklager ausgebildet haben.
  • 1a und 1b sind schematische Diagramme, welche die Gleitflächen des Axialdrucklagers des in JP 61-8402 gezeigten Spiralverdichters zeigen. Eine erste Gleitfläche 200 des Axialdrucklagers ist, wie in 1 gezeigt, mit einer Vielzahl von Ölbecken 200a ausgebildet, und eine zweite Gleitfläche 201 in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche 200 ist eben.
  • Während des Gleitbetriebs des Axialdrucklagers wird der Abschnitt zwischen den Ölbecken 200a mit einem Ölfilm ausgebildet, der eine in 1a und 1b gezeigte Druckverteilung hat, um die Abnutzung oder das Festfressen zwischen den Gleitflächen zu verhindern. 1a und 1b zeigen auch jeweils entlang der Linien A-A und B-B genommene Schnittansichten.
  • Jedoch sind in dem in JP 51-8402 A beschriebenen Spiralverdichter die Ölbecken 200a in beabstandeter Beziehung zueinander auf der ersten Gleitfläche 200 des Axialdrucklagers ausgebildet. Wie in 1a gezeigt, kann sich das in einem gegebenen Ölbecken gehaltene Schmieröl nicht zu einem anderen Ölbecken bewegen. Folglich können Abnutzung oder Festfressen auftreten. Wenn einmal das Schmieröl aus dem Ölbecken heraus fließt, wird auch der Druck in dem Ölbecken negativ, so dass die Gleitflächen sich gegenseitig anziehen, wodurch verhindert wird, dass der Ölfilm ausgebildet wird. Ferner wird der Ölfilm, wie in 1b gezeigt, in dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Ölbecken klein ist, oder abhängig von den Schmierbedingungen über benachbarte Ölbecken ausgebildet. Folglich verliert der Ölfilm Druck und scheitert daran, sich auszubilden.
  • Wie vorstehend beschrieben, können Abnutzung oder Festfressen auftreten, wenn der Ölfilm nicht zwischen den Gleitflächen ausgebildet wird.
  • Ein anderes Verfahren, das erdacht wurde, um die Abnutzung des Axialdrucklagers zu verringern, ist, die Gleitflächen aus einem Material mit großer Härte, wie etwa kohlenstoffreichem Chrom-Lagerstahl, auszubilden, oder eine dünne Nitrid- oder Cr-N-Schicht auf den Gleitflächen auszubilden. Dieses Verfahren stellt jedoch das Problem einer fehlenden Formanpassungsfähigkeit auf den Gleitflächen, einer verringerten Bearbeitbarkeit, um die Ölbecken auf den Gleitflächen auszubilden, und erhöhter Herstellungskosten.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe dieser Erfindung ist, es die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen und einen Spiralverdichter mit einem Axialdrucklager mit niedrigen Herstellungskosten und hoher Antifestfress-Charakteristik mit einem kleinen Abnutzungsbetrag der Lagergleitflächen unter verschiedenen Betriebsbedingungen und ein Verfahren zur Herstellung des Spiralverdichters zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 2, 12 und 13 gelöst.
  • Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (15) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale (38) um eine Drehwelle (21) zu drehen, und ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, wobei das Axialdrucklager (53) eine erste Gleitfläche (100) und eine zweite Gleitfläche (101) in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche (100) hat, wobei die erste Gleitfläche (100) mit einer Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte (83) ausgebildet ist und die zweite Gleitfläche (101) einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten hat, wobei die Härte der zweiten Gleitfläche (101) höher als die der ersten Gleitfläche (100) ist und wobei die erste Gleitfläche (100) aus Gusseisen ausgebildet ist.
  • Mit diesem Aufbau entwickelt der Gleitbetrieb zwischen der ersten Gleitfläche (100) und der zweiten Gleitfläche (101) die Formanpassungsfähigkeit auf den druckaufnehmenden Abschnitten (83), und die Fluidschmierfähigkeit auf den Gleitflächen wird leicht entwickelt, wodurch die Abnutzung oder das Festfressen des Axialdrucklagers (53) verhindert wird. Auf diese Weise entwickelt das Einlaufen die Formanpassungsfähigkeit der druckaufnehmenden Abschnitte (83) und daher ist es nicht erforderlich, dass die druckaufnehmenden Abschnitte (83) im Voraus mit hoher Genauigkeit ausgebildet werden. Folglich werden die Herstellungskosten des Spiralverdichters verringert. Auch hat das Gusseisen, das die erste Gleitfläche (100) bildet, in seiner Struktur Kohlenstoff abgelagert, und der auf den Gleitflächen abgelagerte Kohlenstoff wirkt als ein Feststoffschmiermittel. Selbst in der Grenzschmierung oder der gemischten Schmierung werden daher die Abnutzung und das Festfressen verhindert.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (15) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale (38) um eine Drehwelle (21) zu drehen, und ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, wobei das Axialdrucklager (53) eine erste Gleitfläche (100) und eine zweite Gleitfläche (101) in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche (100) hat, wobei die erste Gleitfläche (100) mit einer Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte (83) ausgebildet ist und die zweite Gleitfläche (101) einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten (83) hat, wobei die Härte der zweiten Gleitfläche (101) höher als die der ersten Gleitfläche (100) ist und wobei die erste Gleitfläche (100) aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
  • Dieser Aufbau ist darin verschieden von dem ersten Aspekt der Erfindung, dass die erste Gleitfläche (100) des Axialdrucklagers aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist. In den restlichen Punkten hat dieser Aspekt jedoch die gleichen Vorteile wie der erste Aspekt. Auch hat der Spiralverdichter mit dem Axialdrucklager (53), bei dem die erste Gleitfläche (100) aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, angesichts der Tatsache, dass die Masse der Aluminiumlegierung kleiner als die anderer Materialien ist, ein verringertes Gewicht.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Spiralverdichter nach dem ersten oder zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils einen auf dem Umfangsrand des druckaufnehmenden Abschnitts (83) ausgebildeten abfallenden Abschnitt (83b) und einen ebenen Abschnitt (83a) innerhalb des abfallenden Abschnitts (83b) haben. Mit diesem Aufbau wird der Ölfilm leicht zwischen jedem druckaufnehmenden Abschnitt (83) und der zweiten Gleitfläche (101) ausgebildet, und die Fluidschmierfähigkeit wird ohne weiteres erreicht. Ferner ist diese Erfindung auf den Spiralverdichter anwendbar, bei dem die abfallenden Abschnitte (83b) durch das Einlaufen ausgebildet werden. Dadurch ist es nicht erforderlich, dass die abfallenden Abschnitte (83b) im Voraus auf den druckaufnehmenden Abschnitten (83) ausgebildet werden, wodurch die Herstellungskosten des Spiralverdichters weiter verringert werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die Differenz der Vickershärte zwischen der zweiten Gleitfläche (101) und der ersten Gleitfläche (100) wünschenswerterweise nicht weniger als 300 HV ist.
  • Mit diesem Aufbau entwickelt der Gleitbetrieb zwischen der ersten Gleitfläche (100) und der zweiten Gleitfläche (101) schnell die Formanpassungsfähigkeit der druckaufnehmenden Abschnitte (83).
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die erste Gleitfläche (100) wünschenswerterweise integral mit der beweglichen Spirale (32) ausgebildet ist.
  • Mit diesem Aufbau werden die Herstellungskosten des Spiralverdichters verringert. Insbesondere in dem Fall, in dem die erste Gleitfläche (100) und die bewegliche Spirale (32) aus einer Aluminiumlegierung gebildet sind, wird die träge Masse der beweglichen Spirale (32) in der Umdrehung verringert, wodurch die Zentrifugalkraft im Betrieb verringert wird. Als ein Ergebnis ist der Betrieb mit einer Hochgeschwindigkeitsumdrehung möglich, und die Ausgangsleistung des Spiralverdichters kann erhöht werden.
  • Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die erste Gleitfläche (100) wünschenswerterweise integral mit dem Gehäuse (15) ausgebildet ist.
  • Mit diesem Aufbau werden die Herstellungskosten des Spiralverdichters verringert. Auch kann das Gewicht des Spiralverdichters in dem Fall, in dem sowohl die feste Spirale (38) als auch das Gehäuse (15) aus einer Aluminiumlegierung mit geringem spezifischem Gewicht ausgebildet sind, weiter verringert werden.
  • Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils wünschenswerterweise im Wesentlichen kreisförmig sind und die Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte (83) von einer Vielzahl von Rillen (85) umgeben sind, die in einer versetzten Weise unabhängig voneinander angeordnet sind.
  • Mit diesem Aufbau können die druckaufnehmenden Abschnitte (83) mit einer hohen Dichte angeordnet werden, und die Ausbildung des Ölfilms pro Einheitsfläche wird erhöht, um eine schwerere Last zu unterstützen.
  • Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils wünschenswerterweise im Wesentlichen rechteckig sind, und die Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte (83), die von einer Vielzahl von Rillen (85) umgeben sind, sind in einem Gitter unabhängig voneinander angeordnet.
  • Mit diesem Aufbau können die druckaufnehmenden Abschnitte (83) mit einer hohen Dichte angeordnet werden, und die ölfilmbildende Fläche pro Einheitsfläche wird erhöht, um eine schwerere Last zu unterstützen.
  • Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils wünschenswerterweise ringförmig sind und die Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte (83), die von einer Vielzahl an Rillen (85) umgeben sind, konzentrisch und unabhängig voneinander angeordnet sind.
  • Mit diesem Aufbau werden die Herstellungskosten der ersten Gleitfläche (100) verringert, während gleichzeitig die gleichen Wirkungen wie die der achten und neunten Aspekte hergestellt werden.
  • Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei die erste Gleitfläche (100) wünschenswerterweise mit einem äußeren Umfangsdichtungsabschnitt (81) ausgebildet ist, der die mit den druckaufnehmenden Abschnitten (83) ausgebildete Fläche umgibt.
  • Mit diesem Aufbau fließt das Schmieröl in einer geringeren Menge von den Gleitflächen des Axialdrucklagers (53) aus.
  • Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei ein Fluid, welches das Schmieröl enthält, wünschenswerterweise an die erste Gleitfläche (100) und die zweite Gleitfläche (101) des Axialdrucklagers (53) zugeführt wird, wobei die Gleitgeschwindigkeit der druckaufnehmenden Abschnitte (83) in Bezug auf die zweite Gleitfläche (101) nicht weniger als 0,5 m/s ist, den druckaufnehmenden Abschnitten (83) eine Last in Form des mittleren Anpressdrucks von 0,5 bis 20 MPa auferlegt wird und die kinematische Viskosität des Fluids im Betrieb 0,1 bis 10 cSt ist.
  • Mit diesem Aufbau wird die Fluidschmierfähigkeit des Axialdrucklagers (53) sichergestellt.
  • Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, wobei das Fluid wünschenswerterweise Kohlendioxid enthält.
  • Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Spiralverdichters bereitgestellt, wobei durch den Einlaufbetrieb eine Vielzahl abfallender Abschnitte (83b) auf dem Umfangsrand der druckaufnehmenden Abschnitte (83) bereitgestellt wird.
  • Mit diesem Aufbau ist es nicht erforderlich, dass die druckaufnehmenden Abschnitte (83) mit den abfallenden Abschnitten (83) im Voraus ausgebildet werden, und daher werden die Herstellungskosten des Spiralverdichters verringert.
  • Die in den Klammern eingefügten Bezugsnummern, die den Namen der jeweiligen vorstehend beschriebenen Einrichtungen angefügt sind, bezeichnen ein Entsprechungsbeispiel mit den spezifischen Einrichtungen, die in den später beschriebenen Ausführungsformen beschrieben werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen genommen besser verstanden, wobei:
  • 1a ein Diagramm ist, das die Gleitflächen des Axialdrucklagers eines herkömmlichen Spiralverdichters zeigt;
  • 1b ein anderes Diagramm ist, das die Gleitflächen des Axialdrucklagers eines herkömmlichen Spiralverdichters zeigt.
  • 2 eine Längsschnittansicht ist, die den Spiralverdichter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 3a ein Diagramm ist, das die Gleitfläche auf der beweglichen Seite des Axialdrucklagers des in 2 gezeigten Spiralverdichters zeigt.
  • 3b eine an der Linie D-D in 3a genommene vergrößerte Querschnittansicht ist.
  • 3c eine vergrößerte Ansicht des Bereichs G in 3a ist.
  • 4 ein Diagramm ist, das die Art und Weise, in welcher ein Ölfilm auf den inselartigen druckaufnehmenden Abschnitten des in 3 gezeigten Gleitabschnitts der beweglichen Seite ausgebildet wird, und dessen Druck zeigt.
  • 5 ein schematisches Diagramm in vergrößerter Ansicht ist, das die wesentlichen Teile der Gleitflächen des Axialdrucklagers zeigt.
  • 6a ein schematisches Diagramm ist, das den Anfangszustand der druckaufnehmenden Abschnitte vor dem Beginn des Einlaufens zeigt.
  • 6b ein schematisches Diagramm ist, das den Zustand der druckaufnehmenden Abschnitte zur Zeit des Beginns des Einlaufens zeigt.
  • 6c ein schematisches Diagramm ist, das den Zustand der druckaufnehmenden Abschnitte am Ende des Einlaufens zeigt.
  • 7 eine Schnittansicht ist, die die wesentlichen Teile gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 8 eine Schnittansicht ist, die die wesentlichen Teile gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 9 die Materialien und Vickershärte in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel zeigt.
  • 10 ein schematisches Diagramm zum Erklären eines Bewertungsverfahrens für den Abnutzungsbetrag ist.
  • 11 ein Diagramm ist, das das Ergebnis der Bewertung des Abnutzungsbetrags zeigt.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Der Spiralverdichter gemäß dieser Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte sich jedoch verstehen, dass diese Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt ist, sondern auch die in den beigefügten Ansprüchen beschriebene Erfindung und dazu äquivalente Vorrichtungen abdeckt.
  • Eine Ausführungsform dieser Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 2 ist eine Längsschnittansicht, die einen Spiralverdichter 11 gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Diese Ausführungsform stellt einen Kompressor für eine Wasserheizung in dem Kältemittelkreislauf dar, der Kohlendioxid als ein Kältemittel verwendet und in dem der Druck von ausgestoßenem Kohlendioxid den kritischen Druck übersteigt. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf diesen Verdichter beschränkt.
  • Der Spiralverdichter 11 gemäß dieser Ausführungsform ist ein motorbetriebener luftdichter Verdichter mit einem geschlossenen Behälter 13, der eine Motoreinheit 27 und einen Verdichtungsmechanismus 10 unterbringt.
  • Der geschlossene Behälter 13 umfasst ein Zylindergehäuse 13a, ein motorseitiges Endgehäuse 13b, das an jedem Ende des Zylindergehäuses 13a montiert ist, und ein verdichtungsmechanismusseitiges Endgehäuse 13c.
  • Die Motoreinheit 27 umfasst einen Stator 25, der auf der Innenumfangsfläche des Zylindergehäuses 13a befestigt ist, und einen Rotor 23, der auf der Welle 21 befestigt ist, die von der Motoreinheit 27 drehend angetrieben wird.
  • Der Verdichtungsmechanismus 10 umfasst ein Mittelgehäuse 15, das an einer Position benachbart zu dem Stator 25 in dem Zylindergehäuse 13a befestigt ist, eine bewegliche Spirale 32, die von einem Kurbelmechanismus 28 zu Umlaufen gebracht wird, der von einem auf dem Mittelgehäuse 15 angeordneten Hauptlager 17 gehalten wird, und eine feste Spirale 38, die auf dem zylindrischen Gehäuse 13a auf der Seite des Mittelgehäuses 15 weit weg von dem Stator 25 in entgegengesetzter Beziehung zu der beweglichen Spirale 32 befestigt ist, um dadurch einen später beschriebenen Arbeitsraum 45 zu bilden.
  • Die Welle 21 wird von einem Hauptlager 17 und einem Hilfslager 19 im Wesentlichen horizontal gehalten, das auf einem scheibenförmigen Haltelement 14 befestigt ist, welches zwischen dem Stator 25 und dem motorseitigen Endgehäuse 13b in dem Zylindergehäuse 13a eingefügt ist.
  • Die bewegliche Spirale 32 umfasst eine im Wesentlichen scheibenförmige Platte 33 auf der beweglichen Seite, eine Spirale 41 auf der beweglichen Seite, die in einer Evolventenkurve von der Endfläche der Platte 33 der beweglichen Seite in Richtung der festen Spirale 38 aufgerichtet ist, und eine Nabe 35, die von der Endfläche weit weg von der Spirale 41 auf der beweglichen Seite in Richtung des Mittelgehäuses 15 aufgerichtet ist.
  • Die feste Spirale 38 umfasst eine Platte 39 auf der festen Seite, die auf dem zylindrischen Gehäuse 13a befestigt ist und eine Spirale 43 auf der festen Seite, die aus einer spiralförmigen Rille gebildet ist, die auf der Endfläche der Platte 39 auf der festen Seite näher an der beweglichen Spirale 32 angeordnet ist.
  • Das Mittelgehäuse 15 nimmt die Form eines dreistufigen Zylinders mit einem von der Motoreinheit 27 in Richtung der festen Spirale 38 fortschreitend größeren Durchmesser an. Der Zylinder 15a mit dem kleinsten Durchmesser in der Nähe der Motoreinheit 27 bildet ein Hauptlager 17, und der mittlere Zylinder 15b bildet eine Kurbelkammer 29 zum Aufnehmen des Kurbelmechanismus 28. Der Zylinder 15c mit dem größten Durchmesser in der Nähe der festen Spirale 38 bildet andererseits ein Spiralgehäuse 31 zum Aufnehmen der beweglichen Spirale 32 darin und ist durch ein Befestigungsmittel, wie etwa Schweißen, auf der Innenumfangsfläche des Zylindergehäuses 13a befestigt.
  • Der Kurbelmechanismus 28 besteht aus einer exzentrischen Welle 37, die integral an dem Ende der Welle 21 näher an dem Verdichtungsmechanismus 10 angeordnet ist, und der Nabe 35 der beweglichen Spirale 32. Die exzentrische Welle 37 ist um einen gegebenen Betrag e (3a) von der axialen Mitte des Hauptlagers 17 und des Hilfslagers 19 dezentriert. Diese Exzentrizität e bildet den Umlaufradius der beweglichen Spirale 32.
  • Eine nicht gezeigte Oldham-Kupplung ist auf der Endfläche (auf die hier nachstehend als die Spiralenseiten-Endfläche 15e der Scheibeneinheit Bezug genommen wird) der Scheibeneinheit 15d näher an der beweglichen Spirale 32 angeordnet und verbindet den Zylinder 15c mit dem großen Durchmesser und den mittleren Zylinder 15b, wobei sie das Mittelgehäuse 15 bilden, um dadurch die Drehung der beweglichen Spirale 32 zu verhindern. Als ein Ergebnis darf die bewegliche Spirale 32 lediglich umlaufen. In dem Verdichtungsmechanismus 10 wird das Volumen einer Vielzahl der Arbeitsräume 45, die durch den Eingriff zwischen der Spirale 41 der beweglichen Seite und der Spirale 43 der festen Seite gebildet werden, durch die Umdrehung der beweglichen Spirale 32 in Bezug auf die feste Spirale 38 verringert, um dadurch das an die Ansaugkammer 46, die mit der äußersten Umfangsseite der Spirale 43 der festen Seite verbunden ist, zugeführte Kältemittel zu komprimieren.
  • Auch ist ein Axialdrucklager 53 zwischen der Spiralenseiten-Endfläche 15e der Scheibeneinheit und der Endfläche der beweglichen Spirale 32, die mit der Nabe 35 ausgebildet ist (auf die hier nachstehend als die bewegliche Spiralrückseitenfläche 32a Bezug genommen wird), angeordnet. Dieses Axialdrucklager 53 ist ein Gleitlager zum Gleiten zwischen der beweglichen Spiralrückseitenfläche 32a und der Spiralenseiten-Endfläche 15e der Scheibeneinheit unter der axialen Kraft (in dieser Ausführungsform die Kraft, die die Platte 33 der beweglichen Seite von der festen Spirale 38 in Richtung der Scheibeneinheit 15d schiebt), die von der Platte 33 der beweglichen Seite aufgrund der Differenz zwischen der Kompressionsauflagekraft, die zur Zeit der Komprimierung des Kältemittels erzeugt wird und der Kraft, die durch den Druck auf die bewegliche Spiralrückseitenfläche 32a in die Axialdruckrichtung erzeugt wird, aufgenommen wird. Dieses Axialdrucklager 53 wird später im Detail erklärt.
  • Die Ansaugkammer 46 ist auf der Seitenfläche der Platte 39 der festen Seite angeordnet und mit einem Ansaugrohr 47 zum Einführen des Kältemittels aus dem Kältemittelkreislauf außerhalb des geschlossenen Behälters 13 durch das Zylindergehäuse 13a verbunden.
  • Eine Auslassöffnung 49 ist axial durch die Platte 39 der festen Seite an dem Mittelabschnitt der Spirale 43 der festen Seite ausgebildet. Das von der beweglichen Spirale 32 und der festen Spirale 38 komprimierte Kältemittel wird von der Auslassöffnung 49 in eine Auslasskammer 50 ausgestoßen.
  • Die Auslasskammer 50 besteht aus einer Vertiefung, die von der Endfläche (auf die hier nachstehend als die feste Spiralrückseitenfläche 38a Bezug genommen wird) auf der Seite der Platte 39 der festen Seite weit weg von der beweglichen Spirale 32 und der Endfläche des Trennblocks 55 näher an der Platte 39 der festen Seite, die auf der festen Spiralrückseitenfläche 38a befestigt ist, ausgebildet wird. Im Übrigen hat die Auslasskammer 50 darin ein Auslassventil 61, um den Rückfluss des ausgestoßenen Kältemittels zu verhindern.
  • Das in die Auslasskammer 50 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel wird durch einen Kältemittelweg 57, der sich von der Auslasskammer 50 nach oben erstreckt, an einen Ölabscheider 63 geleitet.
  • Der Ölabscheider 63 ist vom Doppelzylinder-Zentrifugaltyp und umfasst einen Innenzylinder 63a und einen Außenzylinder 63b.
  • Der Kältemittelweg 57 ist, nachdem er sich von der Auslasskammer 50 entlang der festen Spiralrückseitenfläche 38a nach oben erstreckt, im Wesentlichen tangential mit dem Raum zwischen dem Innenzylinder 63a und dem Außenzylinder 63b des Zentrifugalölabscheiders 63 verbunden. Das im Wesentlichen in tangentialer Richtung in den Raum zwischen dem Innenzylinder 63a und dem Außenzylinder 63b strömende Kältemittel läuft in dem Raum zwischen dem Innenzylinder 63a und dem Außenzylinder 63b um. Nachdem das in dem Kältemittel enthaltene Öl zentrifugal abgeschieden ist, wird das Kältemittel durch den Innenzylinder 63a und das Auslassrohr 59 an den Kältemittelkreislauf außerhalb des geschlossenen Behälters 13 geschickt. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Öl vorzugsweise als einen Hauptbestandteil ein Schmieröl, das aus ausgewähltem Polyglykol, Polyvinylether und Polyolester oder jeder Kombination daraus besteht.
  • Im Übrigen besteht der Außenzylinder 63b des Ölabscheiders 63 aus einem in dem Trennblock 55 ausgebildeten zylindrischen Loch, und der Innenzylinder 63a ist durch eine Befestigungseinrichtung, wie etwa eine Presspassung oder einen Spannring, in dem zylindrischen Loch befestigt, wodurch der Außenzylinder 63b gebildet wird.
  • Auch ist das Auslassrohr 59 durch das Innere und Äußere des geschlossenen Behälters 13 hermetisch in das obere Ende des zylindrischen Lochs eingesetzt, das den Außenzylinder 63b bildet. Im Übrigen bildet der Raum zwischen dem Trennblock 55 und dem verdichtungsmechanismusseitigen Endgehäuse 13c eine Atmosphäre mit niedrigerem Druck als das ausgestoßene Kältemittel.
  • Das von dem Ölabscheider 63 abgeschiedene Öl bewegt sich durch die Schwerkraft entlang der Innenwandfläche des Außenzylinders 63b nach unten und wird durch ein an dem unteren Ende des zylindrischen Lochs des Außenzylinders 63b gebildetes Loch 64 mit kleinem Durchmesser in einem Hochdrucköllager 65 gelagert.
  • Die Hochdrucköllagerkammer 65 ist in dem Trennblock 55 angeordnet und befindet sich unter dem zylindrischen Loch, das den Außenzylinder 63b bildet, und der Auslasskammer 50. Um die Menge des Hochdrucköls zu erhöhen, die in der Hochdrucköllagerkammer 65 gelagert werden kann, ist der Trennblock 55 derart aufgebaut, dass sein unterer Abschnitt, der das Hochdrucköllager 65 bildet, in Richtung des verdichtungsmechanismusseitigen Gehäuses 13c weiter vorsteht als sein oberer Abschnitt, der dem zylindrischen Loch entspricht, das den Außenzylinder 63b bildet.
  • Das in der Hochdrucköllagerkammer 65 gelagerte Öl wird über den Ölrücklaufweg 67 durch die Platte 39 der festen Seite unter der Spirale 43 der festen Seite zu dem Ölweg 69 in der Platte 33 der beweglichen Seite geleitet. Im Übrigen ist eine Membran 67a mit kleinem Durchmesser an dem Auslass des Ölrücklaufwegs 67 angeordnet.
  • Der Einlass des Ölwegs 69 öffnet sich zu der Oberfläche der Platte 33 der beweglichen Seite mit der Spirale 41 der beweglichen Seite. Der Einlass des Ölwegs 69 ist geeignet, durch die Umlaufbewegung der beweglichen Spirale 32 intermittierend mit dem Auslass des Ölrücklaufwegs 67 in Verbindung zu sein. Auch ist der Auslass des Ölwegs 69 zu der Innenwand der Nabe 35 offen, um mit dem Raum zwischen dem Endabschnitt der Welle 21 und der unteren Oberfläche der Nabe 35 in Verbindung zu sein.
  • Im Übrigen wird das in der Hochdrucköllagerkammer 65 gelagerte Öl trotz des hohen Drucks aufgrund des Ausstoßdrucks des Kältemittels durch die intermittierende Verbindung zwischen dem Ölrücklaufweg 67 und dem Ölweg 69 aufgrund der Umlaufbewegung der beweglichen Spirale 32 und der Membran 67a auf den gewünschten Druckpegel verringert.
  • Das an den Raum zwischen dem Endabschnitt der Welle 21 und der unteren Oberfläche der Nabe 35 geleitete Öl strömt in den axial durch die Welle 21 ausgebildeten Ölweg 71.
  • Das Öl, das den Ölweg 71 durchlaufen hat, wird zwischen dem motorseitigen Endgehäuse 13b und dem Halteelement 14 in dem geschlossenen Behälter 13 geleitet. Das Haltelement 14, das Mittelgehäuse 15 und die Platte 39 der festen Seite haben einen nicht gezeigten Spalt mit dem Zylindergehäuse 13a. Das Öl, das zwischen dem motorseitigen Endgehäuse 13b und dem Halteelement 14 geleitet wurde, wird daher über dem gesamten inneren unteren Teil des geschlossenen Behälters 13 gelagert. Der gesamte innere untere Teil des geschlossenen Behälters 13 bildet eine Niederdrucköllagerkammer 66.
  • Das in der Niederdrucköllagerkammer 66 gelagerte Öl erreicht das Spiralgehäuse 31 durch das Ölrücklaufloch 73, das in dem unteren Teil der Scheibeneinheit 15d des Mittelgehäuses 15 ausgebildet ist.
  • Der Ölweg 71 hat diametrale Löcher 71a, 71b darin angeordnet, die von dem Ölweg 71 in seinen Teilen verzweigen, die dem Hauptlager 17 und dem Nebenlager 19 entsprechen.
  • Der Auslass des diametralen Lochs 71a ist mit der auf der Welle 21 angeordneten Wellenrille 21a in Verbindung, und das Öl, das in das diametrale Loch 71a geströmt ist, erreicht nach dem Schmieren des Hauptlagers 17, des Kurbelmechanismus 28 und des Axialdrucklagers 53 das Spiralgehäuse 31. Eine Ölrille 72 zum Einrichten der Verbindung zwischen dem diametralen Loch 71a und dem Axialdrucklager 53 ist auf dem Mittelzylinder 15b über der Welle 21 ausgebildet, um das Öl an das Axialdrucklager 53 über der Welle 21 zu leiten.
  • Das Öl, das in das diametrale Loch 71b geströmt ist, fällt andererseits nach dem Schmieren des Hilfslagers 19 in die Niederdrucköllagerkammer 66 und erreicht durch das Ölrücklaufloch 73 das Spiralgehäuse 31.
  • Der Ölrücklaufweg 67, die Ölwege 69, 71 und das diametrale Loch 71a bilden eine Ölzuführungseinrichtung, um das Öl aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem von dem Ölabscheider 63 abgeschiedenen Öl und dem Abschnitt, wo das Axialdrucklager 53 angeordnet ist, an das Axialdrucklager 53 zuzuführen.
  • Das Öl, das das Spiralgehäuse 31 erreicht hat, wird an die Gleitflächen der beweglichen Spirale 32 und der festen Spirale 38 zugeführt, zusammen mit dem Kältemittel in dem Arbeitsraum 45 komprimiert und durch den Ölabscheider 63 von dem Kältemittel abgeschieden.
  • Als nächstes wird das Axialdrucklager 53 gemäß der Erfindung erklärt. Das erfindungsgemäße Axialdrucklager 53 besteht aus einer spiralseitigen Platte 53a, die auf der beweglichen Spiralrückseitenfläche 32a befestigt ist, und einer gehäuseseitigen Platte 53b, die auf der Spiralenseiten-Endfläche 15e der Scheibeneinheit befestigt ist.
  • Die spiralseitige Platte 53a ist in der Form eines Donuts ausgebildet, dessen Mittelloch von der Nabe 35 durchdrungen wird. Die Endfläche der spiralseitigen Platte 53a in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b ist, wie in 3 gezeigt, mit einem im Wesentlichen kreisförmigen unebenen Abschnitt ausgebildet.
  • 3a ist eine an der Linie C-C in 2 in derartiger Weise genommene Schnittansicht, dass die Endfläche der spiralseitigen Platte 53a in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b sichtbar ist, 3b ist eine an der Linie D-D in 3a in einer derartigen Weise genommene Schnittansicht, dass der im Wesentlichen kreisförmige unebene Schnitt sichtbar ist, und 3c ist eine vergrößerte Ansicht des in 3a mit dem Bezugszeichen G bezeichneten Abschnitts. In 3a, sind die durch eine gestrichelte Linie angezeigte gehäuseseitige Platte 53b und der innere Rand 53c der gehäuseseitigen Platte 53b, obwohl sie in der Schnittansicht von 3a unsichtbar sind, an den entsprechenden Positionen in 3a gezeigt, um ihre relativen Positionen zu der gehäuseseitigen Platte 53a anzuzeigen.
  • Die im Wesentlichen kreisförmige unebene Vertiefung ist aus einer Vielzahl von Rillen 85 aufgebaut. An die Vielzahl der Rillen 85, wird von der vorstehend beschriebenen Ölzuführungseinrichtung Öl zugeführt und sie kreuzen sich gegenseitig in einem Netzmuster, wobei ihre Schnittflächen 85a breiter als die anderen Rillenabschnitte sind. Auch hat die Bodenfläche der in 3b gezeigten Rillen die Oberflächenrauheit von nicht weniger als 12,5 Rz, was größer als die der später beschriebenen druckaufnehmenden Abschnitte 83 ist. Von allen der Vielzahl der Rillen 85 sind die Rillen, die sich auf dem äußersten Umfang befinden (auf die hier nachstehend als die äußersten Umfangsrillen Bezug genommen wird) 85b, in einer Zickzackform um den ganzen Rand der spiralseitigen Platte 53a und um ihn herum ausgebildet. Zwischen den äußersten Umfangsrillen 85b und dem Rand der spiralseitigen Platte 53a ist ein Außenumfangsdichtungsabschnitt 81 ausgebildet, der beständig in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b entlang dem ganzen Umfang gehalten wird, um die Menge des Schmieröls, das von den Gleitflächen abfließt, zu verringern. Der Dichtungsabschnitt 81 hat einen Vorsprungabschnitt 81c, der gekrümmt ist, um sich von der spiralseitigen Platte 53a über die Zickzackform der äußersten Umfangsrillen 85b diametral nach innen auszudehnen. Der Vorsprungabschnitt 81c spielt, wie die später beschriebenen und in 3c gezeigten druckaufnehmenden Abschnitte 83, die Rolle, durch die Umdrehung der beweglichen Spirale 32 aus allen Richtungen, die den Vorsprungabschnitten 81c zugewandt sind, das Öl anzuziehen.
  • Der von der Vielzahl der Rillen 85 umgebene Vorsprungabschnitt zwischen den Rillen 85 bildet inselartige druckaufnehmende Abschnitte 83, die im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind und entsprechend dem Zickzack der äußersten Umfangsrille 85 in einer versetzten Weise angeordnet sind. Der Durchmesser jedes druckaufnehmenden Abschnitts 83 ist wünschenswerterweise nicht weniger als e, aber weniger als 2e, wobei e der Umlaufradius der beweglichen Spirale 32 ist, und das Flächenverhältnis der druckaufnehmenden Abschnitte 83 in Bezug auf die Rillen 85 auf den Gleitflächen ist wünschenswerterweise nicht weniger als 50%, um die Fähigkeit, Fremdstoffe auszuschalten sicherzustellen und den Anpressdrucks zu verringern. Auch schließen die obere Oberfläche des Dichtungsabschnitts 81 und die druckaufnehmenden Abschnitte 83 als glatte Gleitfläche im Wesentlichen bündig miteinander ab. Wie in 3b gezeigt, sind auf dem Rand des Dichtungsabschnitts 81 und des druckaufnehmenden Abschnitts 83 keilförmige Abschnitte oder abfallende Abschnitte 81b, 83b ausgebildet, um die Keilschmierwirkung des Ölfilms zu erzeugen, und die gehäuseseitige Platte 53b ist in gleitendem Kontakt mit den ebenen Abschnitten 81a, 83a.
  • Auch hat das Axialdrucklager 53 gemäß dieser Ausführungsform eine unebene spiralseitigen Platte 53a, die auf der beweglichen Spirale 32 befestigt ist, und daher wird die Vielzahl der Rillen 85, die den unebenen Abschnitt bilden, mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 relativ zu der Welle 21 bewegt.
  • Bei der gehäuseseitigen Platte 53b ist die Oberfläche in gleitendem Kontakt mit der spiralseitigen Platte 53a als eine flache ebene Oberfläche hochglanzpoliert. Die gehäuseseitige Platte 53b nimmt auf diese Weise, ähnlich der spiralseitigen Platte 53a, eine donutartige Form an.
  • Mit diesem Aufbau bildet das in den Rillen 85 aufgenommene Öl, wie in 4 gezeigt, aufgrund der Keilschmierwirkung des abfallenden Abschnitts 83b, der um jeden druckaufnehmenden Abschnitt herum ausgebildet ist, als Ergebnis des Gleitkontakts zwischen der spiralseitigen Platte 53a und der gehäuseseitigen Platte 53b einen Ölfilm 86 auf den druckaufnehmenden Abschnitten 83. Dieser Ölfilm 86 ist das in dem Schmieröl gelöste Kältemittel.
  • Als nächstes wird das Axialdrucklager 53 gemäß dieser Ausführungsform nachstehend detaillierter beschrieben.
  • Das Axialdrucklager 53 hat, wie in 5 gezeigt, ein Paar Gleitflächen 100, 101. Die erste Gleitfläche 100 bildet eine Oberfläche der spiralseitigen Platte 53a in entgegengesetzter Beziehung zu der gehäuseseitigen Platte 53b. Die zweite Gleitfläche 101 bildet eine Oberfläche der gehäuseseitigen Platte 53b in entgegengesetzter Beziehung zu der spiralseitigen Platte 53a.
  • Die Härte der zweiten Gleitfläche 101 ist höher als die der ersten Gleitfläche 100.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die erste Gleitfläche 100, wie in 3a gezeigt, mit einer Vielzahl von inselartigen druckaufnehmenden Abschnitten 83 ausgebildet. Die zweite Gleitfläche 101 hat andererseits, wie in 5 gezeigt, einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten 83 der ersten Gleitfläche 100. Gemäß dieser Ausführungsform bildet die zweite Gleitfläche 101 in ihrer Gesamtheit eine flache ebene Oberfläche.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die druckaufnehmenden Abschnitte 83 jeweils im Wesentlichen kreisförmig, und eine Vielzahl von inselartigen druckaufnehmenden Abschnitten 83 sind von den Rillen 85 umgeben und in einer versetzten Weise unabhängig voneinander auf der spiralseitigen Platte 53a angeordnet.
  • In 5 können die Rillen 85 durch andere Rillen 85a, 85b ersetzt werden.
  • In dieser Patentschrift sollte „im Wesentlichen eben” als eben in einem derartigen Umfang ausgelegt werden, um den Druck aufgrund der Keilschmierwirkung in dem vermischten Fluid aus dem Schmieröl und dem Kältemittel, das zwischen den druckaufnehmenden Abschnitten 83 und der zweiten Gleitfläche 101 eingefügt ist, zu erzeugen.
  • Wie in 5 gezeigt, haben die druckaufnehmenden Abschnitte 83 jeweils auf ihrem Umfangsrand einen abfallenden Abschnitt 83b ausgebildet und einen ebenen Abschnitt 83a, der mit dem abfallenden Abschnitt 83b innerhalb des abfallenden Abschnitts 83b verbunden ist. Der abfallende Abschnitt 83b ist auf dem Umfangsrand des druckaufnehmenden Abschnitts 83 angeordnet, in den das vermischte Fluid einströmt. Gemäß dieser Ausführungsform saugt die Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale 32 das vermischte Fluid von dem gesamten Umfangsrand des druckaufnehmenden Abschnitts 83 ein, und daher ist der abfallende Abschnitt 83b über den gesamten Umfangsrand des druckaufnehmenden Abschnitts 83 ausgebildet.
  • Der abfallende Abschnitt 83b, der eine im Wesentlichen konstante Breite hat, ist ringförmig entlang des Umfangsrands jedes druckaufnehmenden Abschnitts 83 ausgebildet. Der ebene Abschnitt 83a, der sich innerhalb des ringförmigen abfallenden Abschnitts 83b befindet, ist kreisförmig.
  • Die erste Gleitfläche 100 und die zweite Gleitfläche 101 erzeugen aufgrund der Keilschmierwirkung der druckaufnehmenden Abschnitte 83 ohne weiteres die Fluidschmierfähigkeit.
  • Der abfallende Abschnitt 83b jedes druckaufnehmenden Abschnitts 83, der im Voraus ausgebildet werden kann, wird alternativ vorteilhafter durch das Einlaufen ausgebildet, um die Herstellungskosten des Spiralverdichters 11 zu verringern.
  • Als nächstes wird nachstehend ein Verfahren zum Ausbilden jedes abfallenden Abschnitts 83b durch das Einlaufen unter Bezug auf die in 6a bis 6c gezeigten Beispiele im Detail erklärt.
  • Wie in 6a gezeigt, umfasst das Axialdrucklager 53, das verwendet wird, um den Spiralverdichter 11 in dem ersten Schritt zusammenzumontieren, die erste Gleitfläche 100 mit den druckaufnehmenden Abschnitten 83 frei von den abfallenden Abschnitten 83b. In diesem Anfangszustand sind die druckaufnehmenden Abschnitte alle zylindrisch und haben nur einen ebenen Abschnitt.
  • Als nächstes wird dem Axialdrucklager 53, wie in 6b gezeigt, eine Last auferlegt, um die druckaufnehmenden Abschnitte 83 und den zweiten Gleitabschnitt 101 in Kontakt miteinander zu bringen. Als ein Ergebnis wird der Anpressdruck P zwischen den druckaufnehmenden Abschnitten 83 und dem Teil des zweiten Gleitabschnitts 101 in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten 83 erzeugt, so dass die zweite Gleitfläche 101 vor allem elastisch verformt wird. Der in den druckaufnehmenden Abschnitten 83 erzeugte Anpressdruck P hat, wie in 6b gezeigt, eine hohe Druckverteilung entlang deren Umfangsrand und eine im Wesentlichen konstante Verteilung in deren Innenfläche. Auf diese Weise ist die Erzeugung der gezackten Form des Anpressdrucks P auf dem Rand des druckaufnehmenden Abschnitts 83, wie nachstehend beschrieben, der Grund für das Ausbilden des abfallenden Abschnitts 83b. Im Übrigen werden die druckaufnehmenden Abschnitte 83 oder insbesondere deren Umfangsrand, wenngleich nicht deutlich gezeigt, etwas in eine Form verformt, die der elastischen Verformung der zweiten Gleitfläche 101 entspricht.
  • Unter diesen Bedingungen läuft die erste Gleitfläche 100 zusammen mit der beweglichen Spirale 32 in Bezug auf die zweite Gleitfläche 101, die auf der festen Spirale 38 befestigt ist, um, um dadurch hauptsächlich die druckaufnehmenden Abschnitte 83 mit niedrigerer Härte abzunutzen. Als ein Ergebnis beginnen die abfallenden Abschnitte 83, auf dem druckaufnehmenden Abschnitt entlang dessen Umfangsrand ausgebildet zu werden, der die gezackte Form mit hohem Anpressdruck P hat. Die Innenfläche jedes druckaufnehmenden Abschnitts 83, wo der Anpressdruck niedrig und im Wesentlichen konstant ist, wird andererseits kaum abgenutzt oder, sofern überhaupt, in eine ebene Form abgenutzt.
  • Dann ändert sich der Anpressdruck P, der dem druckaufnehmenden Abschnitt 83 weitergegeben wird, wie in 6c gezeigt, mit der weiteren Abnutzung des abfallenden Abschnitts 83b und der Ausbildung einer vorbestimmten Größe des abfallenden Abschnitts 83b auf jedem druckaufnehmenden Abschnitt 83 in eine gleichmäßige Druckverteilung. Unter diesen Bedingungen wird die Form des abfallenden Abschnitts 83b nicht weiter geändert, so dass das Einlaufen abgeschlossen ist.
  • Die vorstehend beschriebenen Bedingungen für das Einlaufen des Spiralverdichters 11 werden nachstehend weiter beschrieben.
  • Zuerst werden die Grenzschmierung oder die Mischschmierung als die Schmierbedingungen in dem Anfangsstadium des Einlaufens des Axialdrucklagers 53 verwendet.
  • Auch sind der Anpressdruck des druckaufnehmenden Abschnitts 83 und die Gleitgeschwindigkeit der zweiten Gleitfläche 101 wünschenswerterweise nicht höher als der kritische PV-Wert. Der kritische PV-Wert ist als das Produkt der Gleitgeschwindigkeit und des Kontaktdrucks definiert, bei dem die Haftung des Materials, welches das Axialdrucklager 53 bildet, beginnen kann.
  • Auch wird das Einlaufen wünschenswerterweise durchgeführt, wobei das Fluid, das das Schmieröl enthält, an die erste Gleitfläche 100 und die zweite Gleitfläche 101 zugeführt wird.
  • Durch Durchführen des Einlaufens, wie vorstehend beschrieben, kann der abfallende Abschnitt 83b um den ebenen Abschnitt 83a jedes druckaufnehmenden Abschnitts 83 herum ausgebildet werden. Im Übrigen können die anderen Abschnitte des Spiralverdichters außer dem Axialdrucklager 53 mit dem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden.
  • Als nächstes wird die Härte der Materialien, welche die erste Gleitfläche 100 und die zweite Gleitfläche 101 bilden, erklärt.
  • Damit der abfallende Abschnitt 83b durch das vorstehend beschriebene Einlaufen zufriedenstellend auf jedem druckaufnehmenden Abschnitt 83 ausgebildet werden kann, ist es erforderlich, dass einerseits die Härte der zweiten Gleitfläche 101 höher als die der ersten Gleitfläche 100 ist und andererseits die Differenz der Vickershärte zwischen der zweiten Gleitfläche 101 und der ersten Gleitfläche 100 wünschenswerterweise nicht weniger als 300 HV oder insbesondere nicht weniger als 350 HV ist.
  • Insbesondere ist die Vickershärte der ersten Gleitfläche 100 wünschenswerterweise zwischen 130 und 250 HV, und die Vickershärte der zweiten Gleitfläche 101 ist wünschenswerterweise zwischen 430 und 850 HV und noch besser zwischen 600 und 850 HV.
  • In dem Fall, in dem die Differenz der Vickershärte zwischen der zweiten Gleitfläche 101 und der ersten Gleitfläche 100 kleiner als 300 HV ist, nimmt der Abnutzungsbetrag des Teils der zweiten Gleitfläche 101 im Kontakt mit den druckaufnehmenden Abschnitten 83 zu, während der Abnutzungsbetrag des Umfangsrands der druckaufnehmenden Abschnitte 83 in einem derartigen Maß abnimmt, dass es nicht gelingt, den abfallenden Abschnitt 83b auszubilden, der eine ausreichende Keilschmierwirkung vorweist. In dem Fall, in dem die Differenz der Vickershärte zwischen der zweiten Gleitfläche 101 und der ersten Gleitfläche 100 nicht kleiner als 300 HV ist, wird andererseits der Teil der zweiten Gleitfläche 101 in Kontakt mit den druckaufnehmenden Abschnitten 83 nicht wesentlich abgenutzt, und daher bleibt die Ebenheit der zweiten Gleitfläche 101 selbst nach dem Einlaufen aufrechterhalten.
  • Die erste Gleitfläche 100 des Spiralverdichters 11 gemäß dieser Ausführungsform ist aus Gusseisen oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Angesichts der Tatsache, dass die erste Gleitfläche 100 mit der Vielzahl der druckaufnehmenden Abschnitte 83 aus Gusseisen oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, kann die spiralseitige Platte 53b mit der ersten Gleitfläche 100 integral mit der beweglichen Spirale 32 ausgebildet werden, und daher können die Herstellungskosten vorteilhaft gesenkt werden.
  • Einige Beispiele für das verwendete Gusseisen umfassen Graugusseisen, Weißgusseisen, gesprenkeltes Gusseisen, hochfestes Gusseisen (Sphärogusseisen), Gusseisen mit Knötchengraphit, Temperguss und legiertes Gusseisen. Der Temperguss umfasst Temperguss mit schwarzem Kern, Temperguss mit weißem Kern und perlitischen Temperguss. Das legierte Gusseisen umfasst andererseits chromreiches Gusseisen, siliziumreiches Gusseisen und Niresist.
  • Von allen vorstehend beschriebenen Gusseisen ist Gusseisen mit Knötchengraphit unter den Gesichtspunkten der Festigkeit und Feststoffschmierfähigkeit, die von der beweglichen Spirale gefordert werden, die integral mit der ersten Gleitfläche 100 ausgebildet wird, die später beschrieben werden, am wünschenswertesten.
  • Das Gusseisen enthält unter dem Gesichtspunkt der Feststoffschmierfähigkeit wünschenswerterweise Graphit in fein verteilter Form. Die Feststoffschmierfähigkeit und Härte des Gusseisens werden abhängig von der Form des in dem Gusseisen abgeschiedenen Graphits verändert. Die Form des Graphits ist andererseits abhängig von der Kühlgeschwindigkeit und den Legierungsbestandteilen änderbar. Der Graphit ist in der Form einer Kugel, einer Flocke oder zwischen der Kugel und der Flocke. Auch umfasst die Struktur mit darin fein verteiltem Graphit Ferrit, Perlit oder Eisenkarbid.
  • Angesichts der vorstehend erwähnten Tatsache, dass die Gleitflächen des Axialdrucklagers 53 eine Feststoffschmierfähigkeit haben, werden die Abnutzung und das Festfressen auch in der Grenz- oder Mischschmierung verhindert, die häufig zur Zeit des Starts des Spiralverdichters 11 oder beim Flüssigkeitsrücklauf stattfindet.
  • Der „Flüssigkeitsrücklauf” ist eine Erscheinung, bei der das flüssigphasige Kältemittel zusammen mit einem gasphasigen Kältemittel von dem Ansaugrohr 47 in den Spiralverdichter 11 eingesaugt wird, und das flüssigphasige Kältemittel strömt auf die Gleitflächen 100 und 101. Das flüssigphasige Kältemittel, welches das Schmieröl auf den Gleitflächen 100 und 101 verdünnt, unterstützt die Grenz- oder Mischschmierung auf den Gleitflächen.
  • Neben Eisen, Kohlenstoff und Silizium kann das Gusseisen Mangan, Phosphor, Schwefel, Chrom, Kupfer, Nickel oder Molybdän oder Vanadium oder Titan enthalten.
  • Beispiele für die Aluminiumlegierung umfassen andererseits die Aluminium-Kupfer-Legierung, Aluminium-Mangan-Legierung, Aluminium-Silizium-Legierung, Aluminium-Magnesium-Legierung, Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung, Aluminium-Zink-Magnesium-Legierung und Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Legierung.
  • Die Aluminiumlegierung hat ein so kleines spezifisches Gewicht, dass der Spiralverdichter mit dem Axialdrucklager 53, dessen erste Gleitfläche 100 aus Aluminiumlegierung gebildet ist, ein verringertes Gewicht hat. Auf diese Weise wird durch Ausbilden der ersten Gleitfläche 100 und der beweglichen Spirale 32 integral miteinander unter Verwendung einer Aluminiumlegierung die träge Masse der beweglichen Spirale 32 in der Umdrehung und auch die Zentrifugalkraft im Betrieb verringert. Als ein Ergebnis ist der Betrieb mit der Hochgeschwindigkeitsumdrehung möglich, und die Ausgangsleistung des Spiralverdichters 11 kann erhöht werden.
  • Die zweite Gleitfläche 101 gemäß dieser Ausführungsform ist bevorzugt aus Stahl oder Keramik ausgebildet.
  • Die Härte des Stahls oder der Keramik, je nachdem in der Materialform oder nach der Verarbeitung, ist wünschenswerterweise nicht weniger als 300 HV höher als die Härte der ersten Gleitfläche 100.
  • Ein Beispiel für das Stahlmaterial, das die zweite Gleitfläche 101 bildet, ist wünschenswerterweise eines von verschiedenen Stahlmaterialien, die in dem JIS-Standard spezifiziert sind und die umfassen: kohlenstoffreichen Chromlagerstahl, legierten Stahl für den Maschinenbau, gewalztes Stahlplattenmaterial, Chromnickelstahl, Chromnickelmolybdänstahl, Chromstahl, Chrommolybdänstahl, Manganstahl für den Maschinenbau, Chrommanganstahl und Baustahl mit einer garantierten Härtbarkeit.
  • Insbesondere ist der wünschenswerte kohlenstoffreiche Chromlagerstahl bevorzugt SUJ2, SUJ3 oder SUJ4. Auch ist der wünschenswerte Kohlenstoffstahl für den Maschinenbau SCr415, SCr420, SCr440, SCM415, SCM420, SNCM420, SCM435, SCM440, SNCM630 oder S10C. Ferner umfasst das wünschenswerte gewalzte Stahlplattematerial bevorzugt SPCC, SPCD, SPCE oder SPCEN.
  • Um die Härte der zweiten Gleitfläche 101 zu erhöhen, wird das vorstehend beschriebene Stahlmaterial wünschenswerterweise dem Härtungsverfahren, Vergütungsverfahren, Aufkohlungsverfahren, Nitrierverfahren oder Karbonitrierverfahren unter den wohlbekannten Verarbeitungsbedingungen unterzogen.
  • Das Aufkohlungsverfahren umfasst jedes der wohlbekannten Verfahren, wie etwa das feste Aufkohlungsverfahren, das Flüssigaufkohlungsverfahren, das Gasaufkohlungsverfahren und das Vakuumaufkohlungsverfahren.
  • Anstelle des Aufkohlungsverfahrens kann das Stahlmaterial dem Nitrierverfahren unterzogen werden. Das wohlbekannte Verfahren des Nitrierprozesses verwendet zum Beispiel Ammoniak oder Nitrid.
  • Um das Stahlmaterial ferner gleichzeitig sowohl dem Aufkohlungsverfahren als auch dem Nitrierverfahren zu unterziehen, kann das Karbonitrierverfahren verwendet werden. In dem Karbonitrierverfahren wird das Stahlmaterial zum Beispiel dem Nitrierverfahren in der Aufkohlungsatmosphäre ausgesetzt.
  • Das Verfahren zur Erhöhung der Kohlenstoff- und Stickstoffdichte in der Nachbarschaft der Stahlmaterialoberfläche wird wünschenswerterweise ausgeführt, um die Härte in der Nachbarschaft der Stahlmaterialoberfläche zu erhöhen, während gleichzeitig die Nachgiebigkeit des Inneren für eine verbesserte Abnutzungsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit der gehäuseseitigen Platte 53b, die aus dem bestimmten Stahlmaterial ausgebildet ist, aufrechterhalten wird.
  • Auch wird die Härte der zweiten Gleitfläche 101 durch Ausbilden einer dünnen Schicht ebenfalls wünschenswerterweise erhöht. In einem derartigen Fall ist die Dicke der ausgebildeten dünnen Schicht wünschenswerterweise 1 bis 5 μm.
  • Die auf der zweiten Gleitfläche 101 ausgebildete dünne Schicht ist wünschenswerterweise aus einem derartigen Material wie Chromnitrid (CrN), diamantartigem Kohlenstoff (DLC) oder Titannitrid (TiN).
  • Das wohlbekannte Verfahren, wie etwa PVD oder CVD kann verwendet werden, um die dünne Chromnitrid-(CrN-)Schicht oder die diamantartige Kohlenstoff-(DLC-)Schicht auf der zweiten Gleitfläche 101 auszubilden.
  • In dem Spiralverdichter 11 gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Formanpassungsfähigkeit auf den druckaufnehmenden Abschnitten 83 durch die Gleitbewegung zwischen der ersten Gleitfläche 100 und der zweiten Gleitfläche 101 erzeugt, und die Fluidschmierung auf den Gleitflächen wird erleichtert. Folglich wird verhindert, dass das Axialdrucklager 53 abgenutzt wird oder festfrisst. Insbesondere werden die abfallenden Abschnitte 83b der druckaufnehmenden Abschnitte 83 durch das Einlaufen des Spiralverdichters 11 ausgebildet. Das Axialdrucklager 53 mit den druckaufnehmenden Abschnitten 83, von denen jeder den abfallenden Abschnitt 83b und den ebenen Abschnitt 83a umfasst, und der zweiten Gleitfläche 101 in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten 83 bildet einen Ölfilm und erreicht folglich die Fluidschmierung aufgrund der Keilschmierwirkung zur Zeit der Gleitbewegung.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden die abfallenden Abschnitte 83b auf den druckaufnehmenden Abschnitten 83 durch das Einlaufen ausgebildet. Daher ist es nicht notwendig, dass jeder druckaufnehmende Abschnitt 83 im Voraus mit hoher Genauigkeit mit dem abfallenden Abschnitt 83b ausgebildet wird, wodurch die Herstellungskosten des Spiralverdichters verringert werden.
  • In dem Fall, in dem die erste Gleitfläche 100 aus Gusseisen ausgebildet ist, bewirkt die Tatsache, dass von dem Gusseisen eine große Menge an Kohlenstoff abgeschieden wird, dass der Kohlenstoff als ein festes Schmiermittel auf den Gleitflächen wirkt. Selbst in der Grenzschmierung oder der Mischschmierung werden daher die Abnutzung und das Festfressen verhindert.
  • Auch angesichts der Tatsache, dass die Vielzahl der Rillen 85 in einem Netzmuster ausgebildet ist und die von den Rillen 85 umgebenen druckaufnehmenden Abschnitte 83 jeweils die Form einer Insel haben, ist jeder druckaufnehmende Abschnitt 83 in seiner Gesamtheit von den Rillen umgeben, und daher kann ein Ölfilm 86 als Ergebnis der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 durch die Keilschmierwirkung aus allen Richtungen gebildet werden. Da ferner die Rillenbreite jeder Schnittfläche 85a der Vielzahl der Netzrillen 85 größer als die der restlichen Abschnitte ist, ist die Vielzahl der Rillen 85 ausreichend mit dem Öl bedeckt.
  • Die druckaufnehmenden Abschnitte 83, die die Form einer kreisförmigen Insel haben und in versetzter Weise angeordnet sind, können auch mit hoher Dichte ausgebildet werden, so dass die Ölbildung pro Einheitsfläche erhöht wird und eine schwere Last unterstützt werden kann.
  • Die Rillen 85, die auf der spiralseitigen Platte 53a ausgebildet sind, die auf der beweglichen Spirale 32 befestigt ist, werden mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 auch relativ zu der Welle 21 bewegt. Als ein Ergebnis wird das auf dem Boden der Rillen 85 aufgenommene Öl leicht als Spray an die Gleitflächen zugeführt.
  • Ferner hat die Bodenoberfläche der Rillen 85 gemäß dieser Ausführungsform eine hohe Rauheit, und daher kann das Schmieröl sicher auf dieser rauen Oberfläche aufgenommen werden. Als ein Ergebnis werden die Gleitflächen selbst in dem Fall, in dem der Spiralverdichter 11 mit der vorübergehend unterbrochenen Ölzuführung an die Gleitflächen des Axialdrucklagers 53 betrieben wird, durch das Öl, das auf der Bodenfläche der Rillen 85 aufgenommen wird, ausreichend geschmiert werden.
  • Als nächstes wird der Spiralverdichter 11 gemäß einer Modifikation der vorstehend erwähnten Ausführungsform erklärt. Diese Modifikation unterscheidet sich von der vorstehend erwähnten Ausführungsform in der Form der ersten Gleitfläche 100, während die anderen Punkte ähnlich den entsprechenden der Ausführungsform sind.
  • In der in 7 gezeigten Modifikation ist jeder druckaufnehmende Abschnitt 83 im Wesentlichen rechteckig, und eine Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte 83, die voneinander unabhängig und von den Rillen 85 umgeben sind, sind in Gitterform auf der spiralseitigen Platte 53a angeordnet. Insbesondere haben die druckaufnehmenden Abschnitte 83 jeweils die Form eines gleichschenkligen Trapezes, wobei die beiden parallelen Seiten in der Richtung im Wesentlichen in Kontakt mit dem Umfang der spiralseitigen Platte 53a ausgebildet sind und die zwei gleich großen Seiten im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie der Durchmesser der kreisförmigen spiralseitigen Platte 53a ausgebildet sind. Auch haben die druckaufnehmenden Abschnitte 83 jeweils abgerundete Ecken.
  • In der in 7 gezeigten Modifikation sind drei druckaufnehmende Abschnitte 83 in diametraler Richtung angeordnet und haben eine zunehmend kleinere Größe in Richtung der Mitte der spiralseitigen Platte 53a. Die druckaufnehmenden Abschnitte 83, die in der diametralen Richtung entlang des Umfangs der spiralseitigen Platte 53a linear angeordnet sind, bilden als ein Ganzes ein Gitter.
  • Gemäß der in 7 gezeigten Modifikation bildet die äußerste Umfangsrille 85b, die sich auf dem äußersten Umfang befindet, auch eine Runde der spiralseitigen Platte 53a entlang deren Rand, aber nicht in Zickzackform. Zwischen der äußersten Umfangsrille 85b und dem Rand der spiralseitigen Platte 53a ist in der gleichen Weise wie in 3a ein äußerer Umfangsdichtungsabschnitt 81 ausgebildet, der in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b über deren gesamtem Umfang gehalten wird.
  • Die in 7 gezeigten druckaufnehmenden Abschnitte 83 umfassen jeweils auch, wie in der vorher erwähnten Ausführungsform, den abfallenden Abschnitt 83b, der auf dem Umfangsrand der druckaufnehmenden Abschnitte 83 ausgebildet ist, und den ebenen Abschnitt 83a innerhalb des abfallenden Abschnitts 83b. In ähnlicher Weise ist der äußere Umfangsdichtungsabschnitt 81 mit den abfallenden Abschnitten 81b und den ebenen Abschnitten 81a ausgebildet.
  • Als nächstes sind die druckaufnehmenden Abschnitte 83 gemäß der in 8 gezeigten Modifikation ringförmig. Eine Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte 83, die unabhängig voneinander und von den Rillen 85 umgeben sind, sind konzentrisch auf der spiralseitigen Platte 53a angeordnet. Drei druckaufnehmende Abschnitte 83 sind diametral angeordnet und haben eine zunehmend kleinere Größe in Richtung der Mitte der Spiralplatte 53a. Jede Rille 85, die sich zwischen jeweils zwei druckaufnehmenden Abschnitten 83 befindet, ist ebenfalls ringförmig und hat eine kleinere Breite als die druckaufnehmenden Abschnitte 83.
  • Auch können in der in 8 gezeigten Modifikation neue unabhängige Rillen, welche die spiralseitige Platte 53a in diametraler Richtung schneiden, ausgebildet und miteinander verbunden werden, so dass das Schmieröl in den Rillen 85 beweglich sein kann. Die anderen Punkte sind ähnlich den entsprechenden Punkten der in 7 gezeigten Modifikation.
  • Der Spiralverdichter 11 gemäß der Ausführungsform und ihrer vorstehend beschriebenen Modifikation kann entsprechend den beteiligten Anwendungen unter vielfältigen Betriebsbedingungen verwendet werden. Insbesondere um seine Lebensdauer sicherzustellen, wird der Spiralverdichter 11 wünschenswerterweise nur für die Fluidschmierung des Axialdrucklagers 53 verwendet.
  • Vorzugsweise führt der Spiralverdichter 11 das vermischte Fluid aus dem Schmieröl und dem Kältemittel an die Gleitflächen 100, 101 des Axialdrucklagers 53 zu, wobei die Gleitgeschwindigkeit der druckaufnehmenden Abschnitte 83 in Bezug auf die zweite Gleitfläche 101 auf nicht weniger als 0,5 m/s festgelegt ist und ein mittlerer Anpressdruck von 0,5 bis 20 MPa als eine Last an die druckaufnehmenden Abschnitte 83 weitergegeben wird. Auf diese Weise ist der Spiralverdichter 11 für die Verwendung mit der kinematischen Viskosität von 0,1 bis 10 cSt unter Verwendung des gemischten Fluids geeignet. Das Schmieröl ist wünschenswerterweise in dem vorstehend erwähnten Fluid enthalten.
  • Die Betriebsbedingungen dieses Spiralverdichters 11 werden weiter erklärt. In diesem Spiralverdichter 11 wird das Mischfluid von der Ölzuführungseinrichtung an die Gleitflächen 100, 101 des Axialdrucklagers 53 zugeführt.
  • Durch die Umlaufbewegung der beweglichen Spirale 32 gleitet auch die erste auf der beweglichen Spirale 32 befestigte Gleitfläche 100 mit der auf dem Mittelgehäuse 15 befestigten zweiten Gleitfläche 101. Die Gleitgeschwindigkeit der ersten Gleitfläche 100 relativ zu der zweiten Gleitfläche 101 ist nicht weniger als 0,5 m/s oder bevorzugt zwischen 0,6 und 5 m/s.
  • Auch erlegt die Differenz zwischen der Auflagekraft des komprimierten Kältemittels und der Kraft in die Axialrichtung aufgrund des Drucks der beweglichen Spiralrückseite 32a in diesem Axialdrucklager 53 eine Last auf die druckaufnehmenden Abschnitte 83 in Richtung der zweiten Gleitfläche 101 auf. Der mittlere Anpressdruck der druckaufnehmenden Abschnitte 83 aufgrund dieser Last ist vorzugsweise 0,5 bis 20 MPa oder besser zwischen 2 bis 15 MPa.
  • Ferner hat das Mischfluid unter den vorstehend beschriebenen Betriebsbedingungen des Spiralverdichters 11 die kinematische Viskosität auf den Gleitflächen 100 und 101 des Axialdrucklagers 53 von 0,1 bis 10 cSt oder bevorzugt 4 bis 10 cSt, wobei 1 cSt etwa 1 × 10–6 m2/s entspricht.
  • Unter Verwendung des Spiralverdichters 11 gemäß jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird unter den vorstehend erwähnten Betriebsbedingungen ein Ölfilm zwischen den druckaufnehmenden Abschnitten 83 und der zweiten Gleitfläche 101 in entgegengesetzter Beziehung dazu gebildet, so dass das Axialdrucklager 53 ausschließich in der Fluidschmierung verwendet werden kann. Als ein Ergebnis wird die Abnutzung des Axialdrucklagers 53 verhindert, und der Spiralverdichter 11 kann verwendet werden, während seine Leistung für eine lange Zeit aufrechterhalten wird.
  • Diese Erfindung ist vorstehend unter Bezug auf eine ihrer Ausführungsformen beschrieben, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist.
  • Gemäß dieser Erfindung können die druckaufnehmenden Abschnitte 83 zum Beispiel eine andere Form als vorstehend beschrieben haben. Ein Oval, eine Ellipse, ein Dreieck oder andere Vielecke sind Beispiele.
  • Die spiralseitige Platte 53a und die bewegliche Spirale 32 können, wenngleich in der vorstehend erwähnten Ausführungsform integral miteinander ausgebildet, alternativ unabhängig voneinander ausgebildet sein.
  • Auch kann gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform die erste Gleitfläche 100, wenngleich sie integral mit der beweglichen Spirale 32 ausgebildet ist, alternativ integral mit dem Mittelgehäuse 15 ausgebildet sein. Insbesondere können der äußere Umfangsdichtungsabschnitt 81, die druckaufnehmenden Abschnitte 83 und die Rillen 85 integral mit der gehäuseseitigen Platte 53b zusammen mit dem mittleren Gehäuse 15 ausgebildet sein.
  • Die Anforderungen in der vorstehend erwähnten Ausführungsform oder ihren Modifikationen können zwischen Ausführungsformen oder Modifikationen zweckmäßig gegeneinander ausgetauscht werden.
  • [Beispiele]
  • Der Betrieb und die Wirkungen der Gleitflächen 100, 101 des Spiralverdichters gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf Beispiele der Erfindung und ein Vergleichsbeispiel zum Vergleichen der Erfindung weiter erklärt. Dennoch ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • [Beispiel 1]
  • Gemäß dem ersten Beispiel werden ein Gusseisenmaterial A als ein Prüfstück für die spiralseitige Platte 53a mit der ersten Gleitfläche 100 und ein hartes Material B als ein Prüfstück für die gehäuseseitige Platte 53b mit der zweiten Gleitfläche 101 verwendet. Die Vickershärte der ersten Gleitfläche 100 ist 160 HV und die der zweiten Gleitfläche 101 ist 720 HV. Daher ist die Differenz der Vickershärte zwischen den zwei Gleitflächen 560 HV.
  • Das harte Material B gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Beispiel und die harten Materialien C bis E gemäß den nachstehend beschriebenen zweiten bis vierten Beispielen sind aus verschiedenen Stahlmaterialien ausgebildet und wärmebehandelt.
  • [Beispiel 2]
  • Das zweite Beispiel ist ähnlich dem ersten Beispiel, abgesehen davon, dass das harte Material C als ein Prüfstück der gehäuseseitigen Platte 53b mit der zweiten Gleitfläche 101 verwendet wird. Die Vickershärte der zweiten Gleitfläche 101 ist 720 HV, und die Differenz der Vickershärte zwischen den zwei Gleitflächen ist 560 HV.
  • [Beispiel 3]
  • Das dritte Beispiel ist ähnlich dem ersten Beispiel, abgesehen davon, dass das harte Material D als ein Prüfstück der gehäuseseitigen Platte 53b mit der zweiten Gleitfläche 101 verwendet wird. Die Vickershärte der zweiten Gleitfläche 101 ist 720 HV, und die Differenz der Vickershärte zwischen den zwei Gleitflächen ist 560 HV.
  • [Beispiel 4]
  • Das vierte Beispiel ist ähnlich dem ersten Beispiel, abgesehen davon, dass das harte Material E als ein Prüfstück der gehäuseseitigen Platte 53b mit der zweiten Gleitfläche 101 verwendet wird. Die Vickershärte der zweiten Gleitfläche 101 ist 770 HV, und die Differenz der Vickershärte zwischen den zwei Gleitflächen ist 610 HV.
  • [Vergleichsbeispiel]
  • Dieses Vergleichsbeispiel ist ähnlich dem ersten Beispiel, abgesehen davon, dass das Gusseisenmaterial A als ein Prüfstück der gehäuseseitigen Platte 53b mit der zweiten Gleitfläche 101 verwendet wird. Die Differenz der Vickershärte zwischen den zwei Gleitflächen ist 0 HV.
  • Die Materialien und Vickershärte in jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel sind in 9 gezeigt.
  • [Bewertung des Abnutzungsbetrags]
  • Der Abnutzungsbetrag wurde wie nachstehend unter Bezug auf die ersten bis vierten Beispiele und das Vergleichsbeispiel, die vorstehend beschrieben sind, bewertet.
  • Der Abnutzungsbetrag wird unter Verwendung eines in 10 gezeigten Hantelplattenprüfgeräts bewertet. Das Hantelplattenprüfgerät umfasst eine Hantel 103 mit einem Paar Scheiben, die auf einer zylindrischen Achse in beabstandeter Beziehung zueinander befestigt sind, und eine Platte 104, welche die Hantel trägt. Die Gleitflächen der Hantel 103 und die Platte 104 sind gekrümmt oder eben und nicht uneben.
  • Das Paar Scheiben, das aus einem Prüfstück der gehäuseseitigen Platte 53b hergestellt ist, wird mit der Platte 104 kombiniert, die aus einem Prüfstück der spiralseitigen Platte 53a hergestellt ist (worauf hier nachstehend manchmal auch als der Satz A Bezug genommen wird), und das Scheibenpaar, das aus einem Prüfstück der spiralseitigen Platte 53a hergestellt ist, wird mit der die Platte 104 kombiniert, die aus einem Prüfstück der gehäuseseitigen Platte 53b hergestellt ist (worauf hier nachstehend manchmal auch als der Satz B Bezug genommen wird).
  • Jede Scheibe des Scheibenpaars hat 14 mm Außendurchmesser und ist 5 mm dick. Der Länge zwischen den zwei Scheiben der Hantel 103 ist 21 mm. Die vier Seiten der Platte 104 haben jeweils die Länge 30 mm, und die Dicke 1,5 bis 6 mm, was von einem Prüfstück zum anderen verändert wird.
  • Die Platte 104 und auch die Gleitfläche zwischen der Hantel 103 und der Platte 104 werden in das Schmieröl eingetaucht. Die Prüfung wird in einer derartigen Weise durchgeführt, dass die Platte 104 bei einer vorgegebenen Last, die von oben auf die Hantel 103 auferlegt wird, für eine vorgegebene Zeit mit einer vorgegebenen Drehzahl gedreht wird, woraufhin der Abnutzungsbetrag der der Hantel 103 und der Platte 104 als ein Prüfstück gemessen wird.
  • Eine Vielzahl der Messbedingungen, welche die Last und Drehzahl verknüpfen, wird verwendet. Auch werden die Messbedingungen für jedes Prüfstück nach Bedarf eingestellt. Insbesondere ist die Last in dem Bereich von 0 bis 1000 N (0 bis 50 MPa Anpressdruck), und die Drehzahl im Bereich von 0 bis 2000 U/min (0 bis 2 m/s Gleitgeschwindigkeit) festgelegt.
  • Bevor der Abnutzungsbetrag bewertet wird, wird für jedes Prüfstück das Einlaufen durchgeführt. Die Bedingungen für das Einlaufen werden von einem Prüfstück zum anderen verändert. In dem vierten Beispiel ist der kritische PV-Druck zum Beispiel 950 MPa·m/s.
  • Zuerst wird der spezifische Abnutzungsbetrag, wie nachstehend beschrieben, gemäß dem ersten Beispiel gemessen.
  • Die Messung wird für verschiedene Produkte aus Anpressdruck und Gleitwegstrecke eine Vielzahl von Malen unter Verwendung des Hantelplattenprüfgeräts ausgeführt, um dadurch den Abnutzungsbetrag des Prüfstücks der Hantel 103 und den Abnutzungsbetrag des Prüfstücks für die Platte 104 zu messen. Die Gleitwegstrecke wird aus dem Produkt der Drehzahl und der Zeit bestimmt. Der Abnutzungsbetrag wird in Form des Volumens des Prüfstücks gemessen, das durch die Abnutzung gemindert wird. Die Messung wird jeweils für den Satz A und den Satz B gemäß dem ersten Beispiel ausgeführt, und der mittlere Abnutzungsbetrag wird jeweils für die erste Gleitfläche 100 und die zweite Gleitfläche 101 bestimmt. Die Grenzschmierung wird zwischen der Hantel 103 und der Platte 104 festgelegt.
  • Unter Verwendung des auf diese Weise erhaltenen Messergebnisses wird das Produkt des Anpressdrucks und der Gleitwegstrecke entlang der Abszisse und der Abnutzungsbetrag entlang der Ordinate gezeichnet, so dass der spezifische Abnutzungsbetrag aus der Neigung der Kurve bestimmt wird. Der spezifische Abnutzungsbetrag wird für jede der ersten und zweiten Gleitflächen 100 und 101 bestimmt.
  • Als nächstes wird der geschätzte Abnutzungsbetrag gemäß dem ersten Beispiel auf die nachstehend beschriebene Weise bestimmt. Der „geschätzte Abnutzungsbetrag” ist als der Abnutzungsbetrag definiert, der für eine tatsächliche Maschine unter Verwendung des vorstehend beschriebenen spezifischen Abnutzungsbetrags geschätzt wird.
  • Unter Verwendung des Anpressdrucks und der Gleitwegstrecke des Axialdrucklagers 53 im Betrieb einer tatsächlichen Maschine unter vorgegebenen Bedingungen wird der Abnutzungsbetrag A für die Grenzschmierung aus dem Produkt des spezifischen Abnutzungsbetrags, des Anpressdrucks und der Gleitwegstrecke bestimmt. Wenn der Ölfilmparameter berücksichtigt wird, wird der geschätzte Abnutzungsbetrag für die Mischschmierung aus dem Abnutzungsbetrag A bestimmt. Der geschätzte Abnutzungsbetrag wird als eine Summe des Abnutzungsbetrags der ersten Gleitfläche 100 und der zweiten Gleitflächen 101 bestimmt.
  • Der geschätzte Abnutzungsbetrag wird ebenso für jedes der zweiten bis vierten Beispiele und das Vergleichsbeispiel bestimmt, und mit dem geschätzten Abnutzungsbetrag in dem Vergleichsbeispiel als eine Referenz wird jeder spezifische Abnutzugsbetrag aus den anderen geschätzten Abnutzungsbeträgen bestimmt.
  • Das Ergebnis ist in 11 gezeigt.
  • Gemäß den ersten bis vierten Beispielen ist der spezifische Abnutzungsbetrag, wie in 1 gezeigt, sehr klein im Vergleich zu dem in dem Vergleichsbeispiel.
  • Diese Erfindung ist geeignet auf einen Fall anwendbar, in dem Kohlendioxid mit einer großen Druckdifferenz als ein Kältemittel verwendet wird.

Claims (14)

  1. Spiralverdichter, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (15) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale (38) um eine Drehwelle (21) zu drehen, und ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, wobei das Axialdrucklager (53) eine erste Gleitfläche (100) und eine zweite Gleitfläche (101) in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche (100) hat; wobei die erste Gleitfläche (100) mit einer Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte (83) ausgebildet ist und die zweite Gleitfläche (101) einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten (83) hat; wobei die Härte der zweiten Gleitfläche (101) höher als die der ersten Gleitfläche (100) ist; und wobei die erste Gleitfläche (100) aus Gusseisen ausgebildet ist, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils einen abfallenden Abschnitt (83b) haben, der auf dem Umfangsrand des druckaufnehmenden Abschnitts (83) ausgebildet ist, und einen ebenen Abschnitt (83a), der innerhalb des abfallenden Abschnitts (83b) ausgebildet ist, und wobei der abfallende Abschnitt (83b) durch das Einlaufen ausgebildet wird.
  2. Spiralverdichter, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (15) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale (38) um eine Drehwelle (21) zu drehen, und ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, wobei das Axialdrucklager (53) eine erste Gleitfläche (100) und eine zweite Gleitfläche (101) in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche (100) hat; wobei die erste Gleitfläche (100) mit einer Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte (83) ausgebildet ist und die zweite Gleitfläche (101) einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten (83) hat; wobei die Härte der zweiten Gleitfläche (101) höher als die der ersten Gleitfläche (100) ist; wobei die erste Gleitfläche (100) aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils einen abfallenden Abschnitt (83b) haben, der auf dem Umfangsrand des druckaufnehmenden Abschnitts (83) ausgebildet ist, und einen ebenen Abschnitt (83a), der innerhalb des abfallenden Abschnitts (83b) ausgebildet ist, und wobei der abfallende Abschnitt (83b) durch das Einlaufen ausgebildet wird.
  3. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Differenz der Vickershärte zwischen der zweiten Gleitfläche (101) und der ersten Gleitfläche (100) nicht weniger als 300 HV ist.
  4. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Gleitfläche (100) integral mit der beweglichen Spirale (32) ausgebildet ist.
  5. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Gleitfläche (100) integral mit dem Gehäuse (15) ausgebildet ist.
  6. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils im Wesentlichen kreisförmig sind, und die Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte (83), die von einer Vielzahl von Rillen (85) umgeben sind, in einer versetzten Weise unabhängig voneinander angeordnet sind.
  7. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils im Wesentlichen rechteckig sind und die Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte (83), die von der Vielzahl von Rillen (85) umgeben sind, in einem Gitter unabhängig voneinander angeordnet sind.
  8. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die druckaufnehmenden Abschnitte (83) jeweils im Wesentlichen ringförmig sind und die Vielzahl der inselartigen druckaufnehmenden Abschnitte (83), die von der Vielzahl von Rillen (85) umgeben sind, konzentrisch unabhängig voneinander angeordnet sind.
  9. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Gleitfläche (100) mit einem äußeren Umfangsdichtungsabschnitt (81) ausgebildet ist, der den mit den druckaufnehmenden Abschnitten (83) ausgebildeten Bereich umgibt.
  10. Spiralverdichter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Fluid, das ein Schmieröl enthält, an die erste Gleitfläche (100) und die zweite Gleitfläche (101) des Axialdrucklagers (53) zugeführt wird, wobei die Gleitgeschwindigkeit der druckaufnehmenden Abschnitte (83) in Bezug auf die zweite Gleitfläche (101) nicht weniger als 0,5 m/s ist, den druckaufnehmenden Abschnitten (83) eine Last mit einem mittleren Anpressdruck von 0,5 bis 20 MPa auferlegt wird und die kinematische Viskosität des Fluids im Betrieb 0,1 bis 10 cSt ist.
  11. Spiralverdichter gemäß Anspruch 10, wobei das Fluid Kohlendioxid enthält.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Spiralverdichters, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (15) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale (38) um eine Drehwelle (21) zu drehen, und ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, wobei das Axialdrucklager (53) eine erste Gleitfläche (100) und eine zweite Gleitfläche (101) in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche (100) hat; wobei die erste Gleitfläche (100) mit einer Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte (83) ausgebildet ist und die zweite Gleitfläche (101) einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten (83) hat; wobei die Härte der zweiten Gleitfläche (101) höher als die der ersten Gleitfläche (100) ist; und wobei die erste Gleitfläche (100) aus Gusseisen ausgebildet ist, wobei durch Ausführen eines Einlaufbetriebs ein abfallender Abschnitt (83b) auf dem Umfangsrandabschnitt jedes der druckaufnehmenden Abschnitte (83) ausgebildet wird.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Spiralverdichters, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (15) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die geeignet ist, sich in Bezug auf die feste Spirale (38) um eine Drehwelle (21) zu drehen, und ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, wobei das Axialdrucklager (53) eine erste Gleitfläche (100) und eine zweite Gleitfläche (101) in entgegengesetzter Beziehung zu der ersten Gleitfläche (100) hat; wobei die erste Gleitfläche (100) mit einer Vielzahl vorstehender druckaufnehmender Abschnitte (83) ausgebildet ist und die zweite Gleitfläche (101) einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt in entgegengesetzter Beziehung zu den druckaufnehmenden Abschnitten (83) hat; wobei die Härte der zweiten Gleitfläche (101) höher als die der ersten Gleitfläche (100) ist; und wobei die erste Gleitfläche (100) aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, wobei durch Ausführen eines Einlaufbetriebs ein abfallender Abschnitt (83b) auf dem Umfangsrandabschnitt jedes der druckaufnehmenden Abschnitte (83) ausgebildet wird.
  14. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, wobei die erste Gleitfläche (100) aus einem Knötchen- oder Kugelgraphit-Gusseisen ausgebildet ist.
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