JP2008215090A - スクロール型圧縮機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが低く、様々な使用条件においても、軸受摺動面の摩耗量が少なく焼付き防止性に優れたスラスト軸受を有するスクロール型圧縮機を提供すること。
【解決手段】本発明のスクロール型圧縮機11は、固定スクロール38と、回転軸21によって該固定スクロール38に対して旋回する可動スクロール32とを備え、スクロール32が受ける軸方向の力を受けるスラスト軸受53を有し、該軸受53が、一方の摺動面100と、該一方の摺動面100に対向する他方の摺動面100とを有し、一方の摺動面100には凸状の受圧部83が形成され、他方の摺動面101は実質的に平坦に形成され、他方の摺動面101の硬度が一方の摺動面100よりも高く、一方の摺動面100が鋳鉄またはアルミニウム合金により形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明はスクロール型圧縮機およびその製造方法に関する。

一般に、スクロール型圧縮機は、ハウジングに固定された固定スクロールと、この固定スクロールに対向配置され、回転軸によって固定スクロールに対して旋回する可動スクロールとを有しており、これら固定スクロールと可動スクロールとによって流体を圧縮するようになっている。この可動スクロールは、可動スクロール背面の圧力と、圧縮される流体の圧力との圧力差によってスラスト方向の力を受けているが、このスラスト方向の力は、スラスト軸受によって支持されている。

可動スクロールは公転運動をするため、スラスト軸受をスクロール型圧縮機に用いた場合の摺動速度は、スラスト軸受を回転運動する機器に用いた場合の摺動速度に比べて小さい。このため、摺動面における潤滑油の油膜形成が難しく、焼付き等を起こしやすい。

特に、二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルで用いられる圧縮機では、圧縮される冷媒の圧力が高いため、上記スラスト方向の力も大きくなりスラスト軸受の摺動面における油膜の形成がより重要な課題となる。

例えば、特許文献１には、スラスト軸受を有し、潤滑油分離器と、分離された潤滑油を溜める貯油室と、この貯油室に溜められた潤滑油を摺動面へ還流させる還流通路とが設けられたスクロール型圧縮機が開示されている。このスクロール型圧縮機によれば、冷凍サイクルシステムにおいて効率的に潤滑油を供給することができる。

しかし、特許文献１に記載のスクロール型圧縮機には、スラスト軸受の摺動面における摩耗または焼付きを低減するための具体的な記載はない。

また、特許文献２には、圧縮機構を構成する可動スクロールまたは固定スクロールにおいて、渦巻状ラップが立設されている端板の摺動面に、多数の油溜りとしての穴が形成されているスクロール型圧縮機が開示されている。このスクロール型圧縮機によれば、その運転停止中においても摺動面から潤滑油が流出しないようにして、運転再開時においても接触摺動面での焼付き防止が図られている。

しかし、特許文献２に記載のスクロール型圧縮機において、上述した油溜りとしての穴は、スクロール型圧縮機の運転中におけるスラスト軸受の摩耗または焼付けを防止することを主たる目的としたものではない。

また、特許文献３には、スラスト軸受において、固定スクロールの摺動面と、可動スクロールの摺動面との一方に、円錐面をもつ油溜めが複数形成されたスクロール型圧縮機が開示されている。

図１に、特許文献３に記載のスクロール型圧縮機におけるスラスト軸受の摺動面を模式的に示す。スラスト軸受けの一方の摺動面２００には、図１に示すように、複数の油溜め２００ａが形成されている。また、この摺動面２００と対向する他方の摺動面２０１は、平坦状に形成されている。

スラスト軸受の摺動時には、油溜め２００ａ同士の間の部分に、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すような圧力分布を有する油膜が形成されて、両摺動面間の摩耗または焼き付きが防止される。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）には、Ａ−Ａ線断面図およびＢ−Ｂ線断面図を共に示している。

しかし、特許文献３に記載のスクロール型圧縮機において、スラスト軸受の一方の摺動面２００には、油溜め２００ａが互いに離間して設けられているので、図１（ａ）に示すように、ある油溜め内に保持されている潤滑油が、他の油溜めへ移動できないため、磨耗または焼付きを生じ易い。また、油溜め内の潤滑油が外に出てしまうと該油溜め内が負圧となり摺動面間に吸引力が働き、油膜形成を阻害する。また、油溜め同士の間隔が小さいか、または、潤滑条件によっては、図１（ｂ）に示すように、隣接する油溜め間に跨るように油膜が形成されるので、このような場合には油膜の圧力が抜けてしまうため、油膜形成が阻害される。

このように、摺動面間に油膜が形成されないと、摩耗または焼付きが生じるおそれがある。

また、スラスト軸受の摩耗を低減するために、その摺動面を、高炭素クロム軸受け鋼などの高硬度の材料から形成するか、または、摺動面に窒化膜またはＣｒ−Ｎなどの成膜処理を施す手法も考えられる。しかし、これらの手法には、摺動面におけるなじみ形成の阻害、摺動面に上述した油溜め等を形成する場合の加工性の低下、または製造コストの増加などの問題点がある。

特開２００４−６０６０５号公報 特許３４２６７２０号公報 特開昭６１−８４０２号公報

本発明は、上記問題点を解決することを課題とし、製造コストが低く、様々な使用条件においても、軸受摺動面の摩耗量が少なく焼付き防止性に優れたスラスト軸受を有するスクロール型圧縮機およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ハウジング（１５）に固定された固定スクロール（３８）と、回転軸（２１）によって該固定スクロール（３８）に対して旋回する可動スクロール（３２）とを備え、該可動スクロール（３２）が受ける軸方向の力を受けるスラスト軸受（５３）を有し、該スラスト軸受（５３）が、一方の摺動面（１００）と、該一方の摺動面（１００）に対向する他方の摺動面（１０１）とを有するスクロール型圧縮機において、上記一方の摺動面（１００）には、凸状の受圧部（８３）が形成されており、上記他方の摺動面（１０１）には、該受圧部（８３）と対向する部分が実質的に平坦に形成されており、上記他方の摺動面（１０１）の硬度が、上記一方の摺動面（１００）よりも高く、上記一方の摺動面（１００）が鋳鉄により形成されていることを特徴とする。

これにより、一方の摺動面（１００）と他方の摺動面（１０１）との摺動により、受圧部（８３）になじみが生じ、摺動面に流体潤滑が形成され易くなるので、スラスト軸受（５３）における摩耗または焼付きが防止される。このように、なじみ運転により、受圧部（８３）になじみが形成されるので、受圧部（８３）の形状を、精度良く形成しておく必要がないため、スクロール型圧縮機の製造コストを低減できる。また、一方の摺動面（１００）を形成する鋳鉄は、組織中に炭素が多く析出しており、摺動面における析出した炭素が固体潤滑剤として働くので、境界潤滑または混合潤滑においても、摩耗または焼付きが防止される。

請求項２に記載の発明は、ハウジング（１５）に固定された固定スクロール（３８）と、回転軸（２１）によって該固定スクロール（３８）に対して旋回する可動スクロール（３２）とを備え、該可動スクロール（３２）が受ける軸方向の力を受けるスラスト軸受（５３）を有し、該スラスト軸受（５３）が、一方の摺動面（１００）と、該一方の摺動面（１００）に対向する他方の摺動面（１０１）とを有するスクロール型圧縮機において、
上記一方の摺動面（１００）には、凸状の受圧部（８３）が形成されており、上記他方の摺動面（１０１）には、該受圧部（８３）と対向する部分が実質的に平坦に形成されており、上記他方の摺動面（１０１）の硬度が、上記一方の摺動面（１００）よりも高く、上記一方の摺動面（１００）がアルミニウム合金により形成されていることを特徴とする。

これによれば、スラスト軸受の一方の摺動面（１００）が、アルミニウム合金により形成されている点が請求項１とは異なるが、この点を除いては、請求項１と同様の効果が得られる。また、アルミニウム合金の質量が、他の材料と比べて小さいので、一方の摺動面（１００）がアルミニウム合金により形成されているスラスト軸受（５３）を有するスクロール型圧縮機は、軽量化が図れる。

請求項３に記載の発明は、上記他方の摺動面（１０１）と上記一方の摺動面（１００）とのビッカース硬度差が３００ＨＶ以上であることを特徴とする。

これにより、一方の摺動面（１００）と他方の摺動面（１０１）との摺動により、受圧部（８３）になじみが速やかに生じる。

請求項４に記載の発明は、上記一方の摺動面（１００）が、上記可動スクロール（３２）と一体に形成されていることを特徴とする。

これにより、スクロール型圧縮機の製造コストを低減できる。特に、一方の摺動面（１００）と可動スクロール（３２）とがアルミニウム合金により形成されている場合には、回転する可動スクロール（３２）の慣性質量が小さくなって、運転時の遠心力が低減されるので、高回転での運転が可能となり、スクロール型圧縮機の高出力化が図れる。

請求項５に記載の発明は、上記一方の摺動面（１００）が、上記ハウジング（１５）と一体に形成されていることを特徴とする。

これにより、スクロール型圧縮機の製造コストを低減できる。また、固定スクロール（３８）と共にハウジング（１５）が、比重の小さいアルミニウム合金により形成される場合は、スクロール型圧縮機の一層の軽量化が図れる。

請求項６に記載の発明は、上記受圧部（８３）が、該受圧部（８３）の周縁部に形成されたダレ部（８３ｂ）と、該ダレ部（８３ｂ）の内側の平坦部（８３ａ）とを有していることを特徴とする。これにより、受圧部（８３）と他方の摺動面（１０１）との間に、油膜が形成され易くなって、流体潤滑状態の形成が容易となる。さらに、請求項６に記載の発明は、上記ダレ部（８３ｂ）が、なじみ運転により形成されたものであるスクロール型圧縮機に適用されることが好ましい。これにより、受圧部（８３）にあらかじめダレ部（８３ｂ）を形成しておく必要がないため、スクロール型圧縮機の製造コストをさらに低減できる。

請求項８に記載の発明は、上記受圧部（８３）は略円形状であり、溝（８５）に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部（８３）が、千鳥配置されていることを特徴とする。

これにより、受圧部（８３）を高密度に配置することができ、単位面積当たりの油膜形成面積を増加させて、高荷重を支持することができる。

請求項９に記載の発明は、上記受圧部（８３）は略矩形状であり、溝（８５）に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部（８３）が、格子状に配置されていることを特徴とする。

これにより、請求項８と同様の効果が得られる。

請求項１０に記載の発明は、上記受圧部（８３）が円環状の形状をなし、溝（８５）に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部（８３）が、同心円状に配置されていることを特徴とする。

これにより、一方の摺動面（１００）の製造コストを低減できると共に、請求項９および１０と同様の効果が得られる。

請求項１１に記載の発明は、上記一方の摺動面（１００）には、上記受圧部（８３）が形成されている領域を囲むように外周シール部（８１）が形成されていることを特徴とする。

これにより、スラスト軸受５３の摺動面からの、潤滑油の流出量を少なくできる。

請求項１２に記載の発明は、上記スラスト軸受（５３）における上記一方の摺動面（１００）および上記他方の摺動面（１０１）に潤滑油を含む流体を供給し、該他方の摺動面（１０１）に対する上記受圧部（８３）の摺動速度が０．５ｍ／ｓeｃ以上となり、該受圧部（８３）に平均面圧０．５〜２０ＭＰａの荷重がかかり、上記流体の使用状態における動粘度が０．１〜１０ｃｓｔとなる状態で使用されることを特徴とする。
これにより、スラスト軸受（５３）の流体潤滑状態が確保される。

請求項１３に記載の発明は、上記流体には、二酸化炭素が含まれていることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機の製造方法において、なじみ運転を行うことにより、上記受圧部（５３）の周縁部にダレ部（８３ｂ）を形成することを特徴とする。

これにより、受圧部（８３）にあらかじめダレ部（８３ｂ）を形成しておく必要がないため、スクロール型圧縮機の製造コストを低減できる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の一実施形態につき、図面を参照して説明する。

図２は、本実施形態におけるスクロール型圧縮機１１を示す縦断面図である。以下二酸化炭素冷媒を使用し、吐出される二酸化炭素の圧力が臨界圧力を超える冷凍回路中で用いられる給湯機用の圧縮機を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施形態におけるスクロール型圧縮機１１は、密閉容器１３内に電動機部２７と圧縮機構部１０とを収容した密閉型電動圧縮機である。

密閉容器１３は、円筒形をなす円筒ケース１３ａと、この円筒ケース１３ａの両端に組みつけられた電動機側端部ケース１３ｂ、圧縮機構側端部ケース１３ｃとを備えている。

電動機部２７は、円筒ケース１３ａの内周面に固定された固定子２５と、電動機部２７によって回転駆動されるシャフト２１に固定される回転子２３とを備えている。

圧縮機構部１０は、円筒ケース１３ａ内において上記固定子２５に隣接する位置に固定されたミドルハウジング１５と、ミドルハウジング１５に設けられた主軸受１７によって支持されたクランク機構２８により公転する可動スクロール３２と、ミドルハウジング１５の反固定子２５側において、円筒ケース１３ａに固定され、可動スクロール３２と対向配置されて共に後述する作動室４５を形成する固定スクロール３８とを備えている。

尚、シャフト２１は、円筒ケース１３ａ内において、固定子２５と電動機側端部ケース１３ｂとの間に設けられた円盤状の支持部材１４に固定された副軸受１９と、上記主軸受１７とによって略水平に支持されている。

可動スクロール３２は、略円盤状の可動側板３３と、可動側板３３の端面から固定スクロール３８側に向かってインボリュート曲線状に立設した可動側渦巻４１と、可動側渦巻４１と反対側の端面からミドルハウジング１５側に向かって円筒状に立設したボス部３５を備える。

固定スクロール３８は、円筒ケース１３ａに固定された固定側板３９と、固定側板３９の可動スクロール３２側の端面に設けられた渦巻状の溝によって形成された固定側渦巻４３を備える。

ミドルハウジング１５は、電動機部２７側から固定スクロール３８側に向かって、順次径が大きくなる３段円筒状をなしており、電動機部２７に近い最も小径の円筒１５ａは主軸受１７を構成し、真ん中の円筒１５ｂはクランク機構２８を収容するクランク室２９を構成し、固定スクロール３８に近い最も大径の円筒１５ｃは内部に可動スクロール３２を収容するスクロール収納部３１を形成すると共に、円筒ケース１３ａの内周面に溶接などの固定手段によって固定されている。

クランク機構２８は、シャフト２１の圧縮機構部１０側の端部に一体に設けられた偏心軸３７と可動スクロール３２のボス部３５によって構成されている。偏心部３７は、上記主軸受１７及び副軸受１９の軸中心から所定量ｅ（図３（ａ））だけ偏心するように設けられている。この偏心量ｅが、可動スクロール３２の公転半径となる。

ミドルハウジング１５を構成する上記大径の円筒１５ｃと真ん中の円筒１５ｂとを繋ぐ円板部１５ｄの可動スクロール３２側の端面（以下、円板部スクロール側端面１５ｅと称する）には、図示しないオルダムカップリングが配置されており、可動スクロール３２の自転を防止している。これにより、可動スクロール３２は公転のみが許容されている。圧縮機構部１０は、可動側渦巻４１と固定側渦巻４３の噛み合いによって形成される複数の作動室４５が、可動スクロール３２が固定スクロール３８に対して旋回することで体積を縮小することにより固定側渦巻４３の最外周側に連通する吸入室４６に供給された冷媒を圧縮する。

また、円板部スクロール側端面１５ｅと、可動スクロール３２のボス部３５が設けられた側の端面（以下、可動スクロール背面３２ａと称する）との間には、スラスト軸受５３が配置されている。このスラスト軸受５３は、冷媒を圧縮する時の圧縮反力と、可動スクロール背面３２ａ側の圧力によるスラスト方向の力との差によって結果として可動側板３３が受ける軸方向の力（本実施形態においては固定スクロール３８側から円板部１５ｄに向けて可動側板３３を押す力）を受けながら可動スクロール背面３２ａと円板部スクロール側端面１５ｅとを摺動させるすべり軸受である。このスラスト軸受５３については後に詳述する。

上記吸入室４６は、固定側板３９の側面に設けられており、円筒ケース１３ａを貫通し、密閉容器１３外部の冷媒回路から冷媒を吸入する吸入管４７が接続されている。

固定側渦巻４３の中心部には、固定側板３９を軸方向に貫通する吐出口４９が設けられている。可動スクロール３２と固定スクロール３８とによって圧縮された冷媒はこの吐出口４９から吐出室５０に吐出される。

吐出室５０は、固定側板３９の反可動スクロール３２側の端面（以下、固定スクロール背面３８ａと称する）と、該固定スクロール背面３８ａに固定されたセパレータブロック５５の固定側板３９側の端面に設けられた凹部によって構成されている。尚、吐出室５０内には吐出された冷媒が逆流することを防止する吐出弁６１が配置されている。

吐出室５０に吐出された高温高圧の冷媒は、吐出室５０から上方に延びる冷媒流路５７を経てオイルセパレータ６３に導かれる。

オイルセパレータ６３は、内筒６３ａと外筒６３ｂとを有する遠心分離式のオイルセパレータであり、２重円筒状をなしている。

冷媒流路５７は、吐出室５０から固定スクロール背面３８ａに沿って上方に延びた後、遠心分離式のオイルセパレータ６３の内筒６３ａと外筒６３ｂの間の空間に概略接線方向に接続している。内筒６３ａと外筒６３ｂの間の空間に概略接線方向から流入した冷媒は、内筒６３ａと外筒６３ｂの間の空間を旋回し、冷媒に含まれていたオイルが遠心分離された後、内筒６３ａ内を通り、吐出管５９を経て密閉容器１３外部の冷媒回路へと送られる。ここで、本実施形態におけるオイルはポリアルキレングリコールまたはポリビニルエーテルまたはポリオールエステルのいずれか一つ、またはこれらのうちの複数を混合した潤滑油を主成分とすると好ましい。

尚、オイルセパレータ６３の外筒６３ｂはセパレータブロック５５に設けられた円筒状の穴によって構成されており、内筒６３ａは外筒６３ｂを構成する円筒状の穴内に圧入やサークリップ等の固定手段によって固定されている。

また、吐出管５９は、密閉容器１３の内外を貫通し、外筒６３ｂを構成する円筒状の穴の上端に気密に挿入されている。尚、セパレータブロック５５と圧縮機構側端部ケース１３ｃとの間の空間は吐出される冷媒の圧力に比べて低圧の雰囲気となっている。

オイルセパレータ６３によって分離されたオイルは、外筒６３ｂの内壁面に沿って、重力によって下方に移動し、外筒６３ｂを構成する円筒状の穴の下端に設けられた小径孔６４を介して高圧貯油室６５に貯えられる。

高圧貯油室６５は、セパレータブロック５５内に設けられ、吐出室５０と外筒６３ｂを構成する円筒状の穴の下方に位置している。セパレータブロック５５は、高圧貯油室６５に貯留できる高圧のオイルの量を多くするため、外筒６３ｂを構成する円筒状の穴に対応する上部よりも高圧貯油室６５を構成する下部の方が圧縮機構側端部ケース１３ｃ側に突出している。

高圧貯油室６５に貯えられたオイルは、固定側渦巻４３よりも下方において、固定側板３９を貫通するオイル戻し通路６７を通って可動側板３３内部に設けられたオイル通路６９に導かれる。尚、オイル戻し通路６７の出口には、小径の絞り部６７ａが設けられている。

オイル通路６９の入口は、可動側板３３の可動側渦巻４１が設けられた面に開口している。このオイル通路６９の入口は、可動スクロール３２の公転運動によってオイル戻し通路６７の出口と間欠的に連通するようになっている。また、オイル通路６９の出口は、シャフト２１の端部とボス部３５の底面との間の空間に連通するようにボス部３５の内壁に開口している。

尚、高圧貯油室６５に蓄えられたオイルは、冷媒の吐出圧力を帯び高圧となっているが、絞り部６７ａおよび可動スクロール３２の公転運動によるオイル戻し通路６７とオイル通路６９との間欠的な連通によって、所望の圧力まで減圧される。

シャフト２１の端部とボス部３５の底面との間の空間に導かれたオイルは、シャフト２１内部を軸方向に貫通するオイル通路７１に流入する。

オイル通路７１を通過したオイルは、密閉容器１３内において、電動機側端部ケース１３ｂと支持部材１４との間に導かれる。支持部材１４、ミドルハウジング１５、固定側板３９には、円筒ケース１３ａとの間に図示しない隙間があり、電動機側端部ケース１３ｂと支持部材１４との間に導かれたオイルは、密閉容器１３内の全領域において下方に貯留される。密閉容器１３内の全領域の下方は低圧貯油室６６を構成している。

低圧貯油室６６に貯留されたオイルは、ミドルハウジング１５の円板部１５ｄの下方に設けられたオイル戻し孔７３を通ってスクロール収納部３１に至る。

オイル通路７１には、主軸受１７及び副軸受１９に対応する部位に径方向孔７１ａ、７１ｂがオイル通路７１から分岐するように設けられている。

径方向孔７１ａの出口はシャフト２１に設けられたシャフト溝２１ａに連通しており、径方向孔７１ａに流入したオイルは、主軸受１７、クランク機構２８、スラスト軸受５３を潤滑した後、スクロール収納部３１に至る。尚、真ん中の円筒１５ｂには、シャフト２１よりも上部のスラスト軸受５３へオイルを導くため、シャフト２１よりも上部において、径方向孔７１ａとスラスト軸受５３とを連通させるオイル溝７２が形成されている。

一方、径方向孔７１ｂに流入したオイルは、副軸受１９を潤滑した後、低圧貯油室６６内に落下し、オイル戻し孔７３によってスクロール収納部３１に至る。

オイル戻し通路６７、オイル通路６９、７１、径方向穴７１ａは、オイルセパレータ６３によって分離されたオイルの圧力とスラスト軸受５３が配置される部位の圧力との圧力差によってスラスト軸受５３にオイルを供給するオイル供給手段をなしている。

スクロール収納部３１に至ったオイルは、可動スクロール３２と固定スクロール３８の摺動面に供給され、作動室４５で冷媒と共に圧縮され、再びオイルセパレータ６３によって冷媒から分離される。

次に、本発明のスラスト軸受５３について説明する。本実施形態におけるスラスト軸受５３は、可動スクロール背面３２ａに固定されたスクロール側プレート５３ａと、円板部スクロール側端面１５ｅに固定されたハウジング側プレート５３ｂとから構成されている。

スクロール側プレート５３ａは、ドーナツ形状に形成され、中心部の穴をボス部３５が貫通している。スクロール側プレート５３ａのハウジング側プレート５３ｂと摺動接触する端面には、図３に示すような略円形の凹凸が形成されている。

尚、図３（ａ）は、図２をスクロール側プレート５３ａのハウジング側プレート５３ｂと摺動接触する端面が見えるように切った図２のＣ−Ｃ断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）を略円形の凹凸面の断面が見えるように切ったＤ−Ｄ断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）中符号Ｇで示す部位の拡大図である。尚、図３（ａ）において、破線で示したハウジング側プレート５３ｂ及びハウジング側プレート５３ｂの内径側の縁５３ｃは、本来図３（ａ）の断面に現れない構成であるが、ハウジング側プレート５３ａとの相対的な位置関係を示すため、図３（ａ）上にその位置を示してある。

略円形の凹凸の凹部は、複数の溝８５によって構成されている。この複数の溝８５には上記オイル供給手段によってオイルが供給されるとともに、網目状に交差しており、その交差点８５ａは他の部位よりも溝幅が広くなっている。また、図３（ｂ）に示す溝８５の底面は、表面粗さが、１２．５Ｒｚ以上となっており、後述する受圧部８３よりも表面粗さが粗くなっている。複数の溝８５のうち、最外周に位置する溝（以下、最外周溝）８５ｂはスクロール側プレート５３ａの縁に沿ってスクロール側プレート５３ａの縁を一周しており、蛇行している。この最外周溝８５ｂとスクロール側プレート５３ａの縁との間は、全周において常にハウジング側プレート５３ｂと摺動接触することによって摺動面からの潤滑油の流出量を少なくする外周シール部８１を形成している。シール部８１は最外周溝８５ｂの蛇行によりスクロール側プレート５３ａの径方向内側に張り出すように湾曲した凸部８１ｃを備える。この凸部８１ｃは、後述する受圧部８３と同様、図３（ｃ）に示すように、可動スクロール３２の旋回運動によって凸部８１ｃの面する全方向からオイルを引き込み、油膜を形成する役割を果たしている。

上記複数の溝８５の相互間において、溝８５に囲まれて形成された凸部は、浮島形状の受圧部８３となっており、この受圧部８３は略円形に形成されるとともに、上記最外周の溝８５の蛇行に合わせて千鳥配置されている。尚、受圧部８３の直径は異物の排出性や面圧の低減の為に、可動スクロール３２の公転半径ｅに対して、ｅ以上、２ｅ未満、摺動面における溝８５との面積比率は受圧部８３が５０％以上を占めることが望ましい。また、シール部８１の上面と受圧部８３は、摺動面として平滑になされており略同一平面内に位置している。尚、図３（ｂ）に示すように、シール部８１、受圧部８３の縁には油膜のくさび効果を発生する為のテーパ部もしくはダレ部８１ｂ、８３ｂが設けられており、ハウジング側プレート５３ｂと摺動接触するのは平坦部８１ａと８３ａである。

また、本実施形態では、スラスト軸受５３は、可動スクロール３２に固定されたスクロール側プレート５３ａに凹凸を設けているため、凹凸部を形成する複数の溝８５が可動スクロールの旋回に伴って、シャフト２１に対して相対移動するように構成されている。

ハウジング側プレート５３ｂは、スクロール側プレート５３ｂとの摺動面が鏡面仕上げされたプレーンな平面となっており、スクロール側プレート５３ａと同じくドーナツ形状をなしている。

上記の構成により、溝８５に保持されたオイルは、スクロール側プレート５３ａとハウジング側プレート５３ｂとの摺動接触により、受圧部８３の周囲に形成されるダレ部およびテーパ部８１ｂ、８３ｂによるくさび効果によって受圧部８３上に図４に示す油膜８６を形成する。この油膜８６は、潤滑油内に冷媒が溶解している状態である。

次に、本実施形態のスラスト軸受５３について、更に以下に説明する。

スラスト軸受５３は、図５に示すように、一対の摺動面１００，１０１を有している。一方の摺動面１００は、スクロール側プレート５３ａの面で、ハウジング側プレート５３ｂと対向している。他方の摺動面１０１は、ハウジング側プレート５３ｂの面で、スクロール側プレート５３ａと対向している。

そして、他方の摺動面１０１の硬度が、一方の摺動面１００よりも高く形成されている。

上述したように、一方の摺動面１００には、図３（ａ）に示すように、多数の浮島状の受圧部８３が形成されている。また、他方の摺動面１０１は、一方の摺動面１００における受圧部８３と対向する部分が、図５に示すように、実質的に平坦となっている。本実施形態では、他方の摺動面１０１は、全体がプレーンな平面となっている。

このように、受圧部８３は略円形状であり、溝８５に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部８３が、スクロール側プレート５３ａ上に千鳥配置されている。

尚、図５において、溝８５が記載されているが、この溝は、他の溝８５ａ、８５ｂであっても良い。

本明細書において、「実質的に平坦」とは、受圧部８３と、該受圧部８３と対向する他方の摺動面１０１の部分との間において、そこに介在する潤滑油と冷媒との混合流体に、くさび効果による圧力が発生する程度に、上記部分が平坦であることを意味する。

図５に示すように、受圧部８３は、その周縁部に形成されたダレ部８３ｂと、その内側で該ダレ部８３ｂと連設している平坦部８３ａとを有している。ダレ部８３ｂは、上記混合流体が流入してくる受圧部８３の周縁部に設けられている。本実施形態では、可動スクロール３２の旋回運動によって受圧部８３の全周縁部から上記混合流体を引き込むので、ダレ部８３ｂが、受圧部８３の全周縁部に形成されている。

ダレ部８３ｂは、その幅が略一定であり、受圧部８３の周縁部に円環状に形成されている。円環状のダレ部８３ｂの内側に位置する平坦部８３ａは、円形状を有している。

一方の摺動面１００と他方の摺動面１０１とは、受圧部８３のくさび効果により、流体潤滑状態が得られやすくなっている。

受圧部８３には、上述したようなダレ部８３ｂが、あらかじめ形成されていても良いが、なじみ運転によりこのダレ部８３ｂを形成することが、スクロール型圧縮機１１の製造コスト上有利である。

次に、なじみ運転によるダレ部８３ｂの形成方法について、図６（ａ）から図６（ｃ）に示す例を参照して、以下に詳述する。

図６（ａ）に示すように、最初、スクロール型圧縮機１１の組み立てに用いられるスラスト軸受５３は、ダレ部８３ｂを有さない受圧部８３を有する一方の摺動面１００を備えている。この初期状態では、受圧部８３は、円柱状の形状を有しており、平坦部のみを有している。

次に、図６（ｂ）に示すように、スラスト軸受５３に荷重をかけ、受圧部８３と他方の摺動面１０１とを接触させる。その結果、受圧部８３と、該受圧部と対向する他方の摺動面１０１の部分には、面圧Ｐが発生して、主に他方の摺動面１０１が弾性変形する。受圧部８３に生じた面圧Ｐは、図６（ｂ）に示すように、受圧部８３の周縁部に高い圧力分布を有し、内側の領域には略一定の面圧分布を有する。このように、受圧部８３のエッジの部分にスパイク状の面圧Ｐが生じることが、下記に述べるように、ダレ部８３ｂを形成する理由となる。なお、受圧部８３も、図６（ｂ）には明確に示していないが、特に周縁部が、他方の摺動面１０１の弾性変形と対応する形状に若干変形する。

この状態で、一方の摺動面１００を、可動スクロール３２と共に、固定スクロール３８に固定された他方の摺動面１０１に対して旋回させることにより、硬度の低い受圧部８３を主に摩耗させる。その結果、スパイク状の高い面圧Ｐを有する受圧部８３の周縁部に沿って、この受圧部にダレ部８３ｂが形成され始める。一方、受圧部８３の内側の領域は、面圧が低く且つその面圧が略一定なので、摩耗がほとんど生じないか、または、摩耗が生じたとしても平坦状に摩耗される。

次に、ダレ部８３ｂの摩耗が進み、所定量のダレ部８３ｂが受圧部８３に形成されると、受圧部８３が受ける面圧Ｐは、図６（ｃ）に示すように、均一な圧力分布に変化する。この状態では、ダレ部８３ｂのそれ以上の形状の変化が止まるので、なじみ運転を終了する。

上述したスクロール型圧縮機１１のなじみ運転の条件について、以下にさらに述べる。

まず、スラスト軸受５３におけるなじみ運転開始初期の潤滑条件は、境界潤滑または混合潤滑条件を用いる。

また、受圧部８３の面圧および他方の摺動面１０１に対する摺動速度は、限界ＰＶ値以下とすることが好ましい。限界ＰＶ値とは、スラスト軸受５３の形成材料の凝着が起こり始める面圧と摺動速度の積である。

また、なじむ運転は、一方の摺動面１００および他方の摺動面１０１に潤滑油を含む流体を供給した状態で行うことが好ましい。

このように、なじみ運転を行うことにより、上述したダレ部８３ｂを、受圧部８３の平坦部８３ａの周りに形成することができる。なお、スラスト軸受５３以外のスクロール型圧縮機の部分は、常法に従い製造することができる。

次に、一方の摺動面１００および他方の摺動面１０１の形成材料の硬度について説明する。

上述したなじみ運転により、受圧部８３にダレ部８３ｂが良好に形成されるためには、他方の摺動面１０１の硬度が一方の摺動面１００の硬度よりも高いことに加えて、他方の摺動面１０１と一方の摺動面１００とのビッカース硬度差が３００ＨＶ以上、特に３５０ＨＶ以上であることが好ましい。

具体的には、一方の摺動面１００のビッカース硬度は、好ましくは１３０〜２５０ＨＶである。他方の摺動面１０１のビッカース硬度は、好ましくは４３０〜８５０ＨＶであり、特に好ましくは６００〜８５０ＨＶである。

他方の摺動面１０１と一方の摺動面１００とのビッカース硬度差が３００ＨＶより小さいと、受圧部８３と接触している他方の摺動面１０１の部分の摩耗量が増加すると共に、受圧部８３の周縁部の摩耗量が減少して、十分なくさび効果を発現するダレ部８３ｂが形成されない。また、他方の摺動面１０１と一方の摺動面１００とのビッカース硬度差を３００ＨＶ以上にすると、受圧部８３と接触している他方の摺動面１０１の部分には、摩耗がほとんど生じないので、他方の摺動面１０１の平坦な形状がなじみ運転後も維持される。

本発明のスクロール型圧縮機１１における一方の摺動面１００は、鋳鉄またはアルミニウム合金により形成されている。多数の受圧部８３を有する一方の摺動面１００を、鋳鉄またはアルミニウム合金から形成することは、一方の摺動面１００を備えたスクロール側プレート５３ｂを、可動スクロール３２と一体に形成することができるので、製造コスト上有利である。

鋳鉄としては、例えば、ねずみ鋳鉄、白鋳鉄、まだら鋳鉄、強靭鋳鉄（ダクタイル鋳鉄）、球状黒鉛鋳鉄、可鍛鋳鉄または合金鋳鉄を用いることができる。可鍛鋳鉄としては、黒心可鍛鋳鉄、白心可鍛鋳鉄、パーライト可鍛鋳鉄がある。また、合金鋳鉄としては、高クロム鋳鉄、高ケイ素鋳鉄、ニレジストがある。

上述した鋳鉄の中でも、一方の摺動面１００と一体に形成された可動スクロール３２に必要な強度の観点、および、後述する固体潤滑性の観点から、特に球状黒鉛鋳鉄が好ましい。

鋳鉄には、固体潤滑性の観点から、グラファイト（黒鉛）が分散された状態で含まれていることが好ましい。この鋳鉄の固体潤滑性および硬度は、鋳鉄中に析出するグラファイト（黒鉛）の形状により変化する。このグラファイトの形状は、冷却速度や、合金成分によって変わる。グラファイトの形状としては、球状、片状、または、球状と片状との中間の形状等がある。また、グラファイトが析出し分散している組織としては、フェライト、パーライトまたはセメンタイト等がある。

このようにスラスト軸受５３の摺動面が、グラファイトによる固体潤滑性を有していることにより、スクロール型圧縮機１１の起動時又は液バック時等に生じ得る境界又は混合潤滑状態においても、摩耗または焼付きが防止される。

尚、液バックとは、吸入管４７からガス状の冷媒と共に、液体状の冷媒がスクロール型圧縮機１１内へ吸入されて、摺動面１００，１０１へ該液状の冷媒が流入する現象である。液状の冷媒は、摺動面１００，１０１において潤滑油を希釈するため、該摺動面において境界又は混合潤滑が生じ易くなる。

また、鋳鉄中には、鉄、炭素およびケイ素の他に、マンガン、燐、硫黄、クロム、銅、ニッケルまたはモリブデン、パナジウムまたはチタンが含まれていても良い。

一方、アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウムー銅系合金、アルミニウムーマンガン系合金、アルミニウムーケイ素系合金、アルミニウムーマグネシウム系合金、アルミニウムーマグネシウムーケイ素系合金、アルミニウムー亜鉛ーマグネシウム系合金またはアルミニウムー亜鉛ーマグネシウムー銅系合金を用いることができる。

アルミニウム合金は、その比重が小さいので、一方の摺動面１００がアルミニウム合金により形成されているスラスト軸受５３を有するスクロール型圧縮機は、軽量化が図れる。このように、一方の摺動面１００と可動スクロール３２とを、アルミニウム合金により一体に形成すると、回転する可動スクロール（３２）の慣性質量が小さくなって、運転時の遠心力が低減されるので、高回転での運転が可能となり、スクロール型圧縮機１１の高出力化が図れる。

本実施形態の他方の摺動面１０１は、鋼またはセラミックスから形成されていることが好ましい。

これらの鋼またはセラミックスの硬度は、その形成材料のままか、または、加工されて、一方の摺動面１００の硬度よりも、３００ＨＶ以上の硬さを有することが好ましい。

他方の摺動面１０１を形成する鋼材としては、例えば、高炭素クロム軸受け鋼材、機械構造用合金鋼材、圧延鋼板材、ニッケルクロム鉄鋼材、ニッケルクロムモリブデン鉄鋼材、クロム鉄鋼材、クロムモリブデン鉄鋼材、機械構造用マンガン鉄鋼材、マンガンクロム鉄鋼材、及び焼入性を保証した構造用鉄鋼材等のＪＩＳ規格で定められている各種鋼材料が好ましく用いられる。

更に詳述すると、高炭素クロム軸受け鋼材としては、ＳＵＪ２，ＳＵＪ３及びＳＵＪ４が好ましい。また、機械構造用炭素鉄鋼材としては、ＳＣｒ４１５，ＳＣｒ４２０，ＳＣｒ４４０，ＳＣＭ４１５，ＳＣＭ４２０，ＳＮＣＭ４２０、ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ４４０ＳＮＣＭ６３０、Ｓ１０Ｃが好ましい。また、圧延鋼板材としては、ＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＥＮ、ＳＫ５が好ましい。

一方の摺動面１００の硬度を増加するため、上述した鋼材に、焼入れ処理、焼戻し処理、浸炭処理、浸窒処理又は浸炭浸窒処理等を施すことも好ましい。該処理条件としては、公知の条件を用いることもできる。

上記浸炭処理としては、固体浸炭処理、液体浸炭処理、ガス浸炭処理及び真空浸炭処理等の公知の方法が挙げられる。

また、上記浸炭処理に替えて、上記浸窒処理を、鋼材に施すことも好ましい。上記浸窒処理としては、例えばアンモニア又は窒化化合物を用いた公知の方法が挙げられる。

更に、鋼材に上記浸炭処理と共に上記浸窒処理を施すために、上記浸炭浸窒処理を用いることも好ましい。上記浸炭浸窒処理としては、鋼材を、浸炭処理雰囲気下において、上記浸窒処理を施すことが挙げられる。

鋼材の表面近傍における炭素又は窒素濃度を増加させる処理は、該鋼材の表面近傍の硬度を増加しつつ、内部の軟らかさを保つため、該鋼材から形成されるハウジング側プレート５３ｂの耐摩耗性及び耐疲労性を向上する上で好ましい。

また、他方の摺動面１０１を、成膜処理により硬度が高めることも好ましい。その場合には、形成された膜の厚さは、好ましくは１〜５μｍである。

他方の摺動面１０１に形成する膜の種類としては、例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）等が好ましい。

窒化クロム（ＣｒＮ）膜又はダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を、他方の摺動面１０１に形成する方法としては、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の公知の方法を用いることができる。

上述した本実施形態のスクロール型圧縮機１１によれば、一方の摺動面（１００）と他方の摺動面（１０１）との摺動により、受圧部（８３）になじみが生じ、摺動面に流体潤滑が形成され易くなるので、スラスト軸受（５３）における摩耗または焼付きが防止される。具体的には、受圧部８３のダレ部８３ｂが、スクロール型圧縮機１１のなじみ運転により形成される。このダレ部８３ｂおよび平坦部８３ａを有する受圧部８３と、対向配置される他方の摺動面１０１とからなるスラスト軸受５３は、その摺動時には、くさび効果による油膜を形成して、流体潤滑状態を形成する。

このように、なじみ運転により、受圧部（８３）になじみが形成されるので、受圧部（８３）には、あらかじめダレ部８３ｂを形成しないか、または、ダレ部８３ｂを精度良く形成しておく必要がないため、スクロール型圧縮機の製造コストを低減できる。

また、一方の摺動面（１００）が鋳鉄から形成される場合には、鋳鉄が炭素を多く析出しているので、摺動面における炭素が固体潤滑剤として働くため、境界潤滑または混合潤滑においても、摩耗または焼付きが防止される。

また、複数の溝８５を網の目状に設け、溝８５に囲まれた受圧部８３を浮島形状としたので、受圧部８３は、全周囲が溝に囲まれることとなり、可動スクロール３２の旋回運動によって全方向からくさび効果による油膜８６を形成することができる。更に、網の目状の複数８５の溝の交差点８５ａの溝幅を、他の部位よりも太くしたので、複数の溝８５にオイルを充分に行き渡らせることができる。

また、受圧部８３を略円形の浮島形状とし、千鳥配置したため、受圧部８３を高密度に配置することができ、単位面積当たりの油膜形成面積を増加させて、高荷重を支持することができる。

また、溝８５を可動スクロール３２に固定したスクロール側プレート５３ａに設けたので、可動スクロール３２の旋回に伴って溝８５がシャフト２１に対して相対移動する。これにより、溝８５の底面に保持されたオイルが、飛沫となって、摺動面に供給され易くなる。

さらに、本実施形態では、溝８５の底面は面粗度が粗くなされているので、潤滑油をこの粗い面で確実に保持することができる。これにより、スラスト軸受５３の摺動面へのオイルの供給が一時的に中断した状態でスクロール型圧縮機１１が運転されても、溝８５の底面に保持されたオイルによって摺動面の充分な潤滑を行うことができる。

上述した実施形態のスクロール型圧縮機１１の変形例を説明する。この変形例は、上述した実施形態とは、一方の摺動面１００の形状が相違するもので、その他については上述した実施形態と同様である。

図７に示す変形例では、受圧部８３は略矩形状であり、溝８５に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部８３が、スクロール側プレート５３ａ上に格子状に配置されている。受圧部８３は、具体的には、等脚台形であり、２つの平行な辺がスクロール側プレート５３ａの周方向とほぼ接する向きに形成されており、２つの等辺が円形のスクロール側プレート５３ａの径方向とほぼ一致する向きに形成されている。また、受圧部８３の角には丸みが設けられている。

図７に示す変形例では、受圧部８３は、径方向に３つ並んでおり、その寸法は、スクロール側プレート５３ａの中心側程小さく形成されている。受圧部８３は、スクロール側プレート５３ａの径方向に直線状に配置されており、またスクロール側プレート５３ａの周方向に沿って配置されており、全体として格子状に配置されている。

また、図７に示す変形例では、最外周に位置する最外周溝８５ｂはスクロール側プレート５３ａの縁に沿ってスクロール側プレート５３ａの縁を一周しており、蛇行はしていない。この最外周溝８５ｂとスクロール側プレート５３ａの縁との間は、図３（ａ）と同様に、全周において常にハウジング側プレート５３ｂと摺動接触する外周シール部８１が形成されている。

図７の受圧部８３も、上述した実施形態と同様に、該受圧部８３の周縁部に形成されたダレ部８３ｂと、該ダレ部８３ｂの内側の平坦部８３ａとを有している。同様に、外周シール部８１にもダレ部８１ｂと平坦部８１ａとが形成されている。

図８に示す変形例では、受圧部８３が円環状の形状をなし、溝８５に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部８３が、スクロール側プレート５３ａ上に同心円状に配置されている。受圧部８３は、径方向に３つ並んでおり、その寸法は、スクロール側プレート５３ａの中心側程小さく形成されている。２つの受圧部８３の間に位置する溝８５も、円環状に形成されており、その幅は受圧部８３よりも小さく形成されている。

また、図８に示す変形例において、スクロール側プレート５３ａをその径方向に横切る新たな溝を設け、溝８５内の潤滑油が移動可能となるように、独立している溝８５同士をつなげても良い。その他については、図７に示す変形例と同様である。

上述した実施形態又はその変形例のスクロール型圧縮機１１は、その用途に応じて様々な使用条件で用いられる。特に、スクロール型圧縮機１１は、その耐久性を確保する観点から、スラスト軸受５３がもっぱら流体潤滑領域で使用されることが好ましい。

このような観点から、スクロール型圧縮機１１は、スラスト軸受５３の摺動面１００，１０１に、潤滑油と冷媒とを含む混合流体を供給し、他方の摺動面１０１に対する受圧部８３の摺動速度を０．５ｍ／ｓeｃ以上とし、該受圧部８３に平均面圧０．５〜２０ＭＰａの荷重をかけて、上記混合流体の使用状態における動粘度が０．１〜１０ｃｓｔで使用するようになされている。潤滑油は、上記オイルに含まれていることが好ましい。

このスクロール型圧縮機１１の使用条件について、更に説明すると、スクロール型圧縮機１１は、上記オイル供給手段により、上記混合流体がスラスト軸受５３の摺動面１００，１０１に供給される。

また、可動スクロール３２が公転することにより、該可動スクロール３２に固定されている一方の摺動面１００が、ミドルハウジング１５に固定されている他方の摺動面１０１に対して摺動する。この摺動速度は、他方の摺動面１０１に対して０．５ｍ／ｓeｃ以上、好ましくは０．６〜５ｍ／ｓeｃである。

また、このスラスト軸受５３は、冷媒を圧縮する時の圧縮反力と、可動スクロール背面３２ａ側の圧力によるスラスト方向の力との差によって結果として、受圧部８３には他方の摺動面１０１に向って荷重がかかる。この荷重による受圧部８３の平均面圧は０．５〜２０ＭＰａであり、好ましくは２〜１５ＭＰａである。

更に、上記混合流体は、上述したスクロール型圧縮機１１の使用条件において、スラスト軸受５３の摺動面１００、１０１における動粘度が０．１〜１０ｃｓｔであり、好ましくは４〜１０ｃｓｔである。尚、１ｃｓｔは、約１×１０^−６ｍ^２／ｓeｃである。

上記各実施形態のスクロール型圧縮機１１を、上述した使用条件で用いることにより、受圧部８３と、該受圧部８３と対向する他方の摺動面１０１の部分との間に、油膜が形成されるので、スラスト軸受５３を、もっぱら流体潤滑状態で使用することができる。その結果、該スラスト軸受５３における摩耗を防止して、スクロール型圧縮機１１の性能を維持しつつ、長く使用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されない。

例えば、本発明は、上記受圧部８３が、上述した形状以外であっても良い。例えば、受圧部８３は、長円形状、楕円形状、３角形又はそれ以上の多角形状であってもよい。

また、上記実施形態では、スクロール側プレート５３ａと可動スクロール３２とが一体に形成されていたが、それぞれ、別に形成したものを固定したものであっても良い。

また、上記実施形態においては、一方の摺動面１００が、可動スクロール３２と一体に形成されていたが、一方の摺動面１００が、ミドルハウジング１５と一体に形成されていても良い。すなわち、外周シール部８１、受圧部８３、溝８５を、ミドルハウジング１５と共にハウジング側プレート５３ｂに一体に形成してもよい。

上述した一の実施形態または変形例における要件は、適宜、実施形態および変形例間で相互に置換可能である。

以下、本発明のスクロール型圧縮機における摺動面１００，１０１の作用効果について、本発明の実施例および本発明と比較するための比較例を用いて更に説明する。ただし、本発明はかかる実施例に制限されるものではない。

[実施例１]
一方の摺動面１００を有するスクロール側プレート５３ａの試験片として、鋳鉄材Ａを用い、他方の摺動面１０１を有するハウジング側プレート５３ｂの試験片として、硬質材Ｂを用いて、実施例１を得た。一方の摺動面１００のビッカース硬度は１６０ＨＶであり、他方の摺動面１０１のビッカース硬度は７２０ＨＶであり、両摺動面のビッカース硬度差は５６０ＨＶであった。

上述した実施例１の硬質材Ｂ、および、後述する実施例２から４における硬質材ＣからＥは、それぞれ、異なる鋼材により形成されており、また熱処理がなされている。

[実施例２]
他方の摺動面１０１を有するハウジング側プレート５３ｂの試験片として、硬質材Ｃを用いた他は、実施例１と同様にして実施例２を得た。他方の摺動面１０１のビッカース硬度は７２０ＨＶであり、両摺動面のビッカース硬度差は５６０ＨＶであった。

[実施例３]
他方の摺動面１０１を有するハウジング側プレート５３ｂの試験片として、硬質材Ｄを用いた他は、実施例１と同様にして実施例３を得た。他方の摺動面１０１のビッカース硬度は７２０ＨＶであり、両摺動面のビッカース硬度差は５６０ＨＶであった。

[実施例４]
他方の摺動面１０１を有するハウジング側プレート５３ｂの試験片として、硬質材Ｅを用いた他は、実施例１と同様にして実施例４を得た。他方の摺動面１０１のビッカース硬度は７７０ＨＶであり、両摺動面のビッカース硬度差は６１０ＨＶであった。

[比較例]
他方の摺動面１０１を有するハウジング側プレート５３ｂの試験片として、鋳鉄材Ａを用いた他は、実施例１と同様にして比較例を得た。両摺動面のビッカース硬度差は０ＨＶであった。

各実施例および比較例の材料およびビッカース硬度を表１に示す。

[摩耗量の評価]
上述した実施例１〜４及び比較例を用いて、摩耗量の評価を次のように行った。

摩耗量の評価は、図９に示すバーベルプレート試験機を用いて行った。バーベルプレート試験機は、一対の円盤が円柱状の軸に間隔をあけて固定されたバーベル１０３と、該バーベルが載置されるプレート１０４とを有している。バーベル１０３およびプレート１０４の摺動面は、面状であり、凹凸は有していない。

一対の円盤それぞれをハウジング側プレート５３ｂの試験片から作製し、プレート１０４をスクロール側プレート５３ａの試験片から作製した組み合わせ（以下、セットＡともいう）と、一対の円盤それぞれをスクロール側プレート５３ａの試験片から作製し、プレート１０４をハウジング側プレート５３ｂの試験片から作製した組み合わせ（以下、セットＢともいう）とを用意した。

一対の円盤それぞれの寸法は、外径１４ｍｍ、厚み５ｍｍであった。バーベル１０３における一対の円盤間の長さは、２１ｍｍであった。プレート１０４の寸法は、４辺の長さが３０ｍｍであり、厚みは１．５〜６ｍｍであって、試験片により異なっていた。

プレート１０４は潤滑油に浸漬されており、バーベル１０３とプレート１０４との摺動面も潤滑油に浸漬されていた。試験は、上方からバーベル１０３に所定の荷重をかけた状態で、所定の時間、所定の回転数でプレート１０４を回転させた後、バーベル１０３とプレート１０４それぞれの試験片の摩耗量を測定するものである。

測定条件は、荷重及び回転数を組み合わせて、複数の条件で行った。また、この測定条件は、試験片ごとに適宜調整した。具体的には、荷重は０〜１０００Ｎ（面圧で０〜５００ＭＰａ）の範囲であり、回転数は０〜２０００ｒｐｍ（摺動速度で０〜２ｍ／ｓｅｃ）の範囲であった。

上述した摩耗量の評価の前に、各試験片について、なじみ運転を行った。なじみ運転の条件は、試験片により異なり、例えば、実施例４では、限界ＰＶ値は、９５０ＭＰａ・ｍ／ｓであった。

まず、実施例１の比摩耗量の測定を以下のように行った。

バーベルプレート試験機を用いて、面圧×摺動距離を変えた測定を複数行って、バーベル１０３側の試験片の摩耗量及びプレート１０４側の試験片の摩耗量を測定した。摺動距離は、回転数×時間により求めた。摩耗量は、試験片が摩耗により減少した体積とした。測定は、実施例１のセットＡ及びセットＢそれぞれについて行った。バーベル１０３とプレート１０４との潤滑状態は、境界潤滑とした。

そして、得られた測定結果を用いて、該面圧×摺動距離を横軸とし、摩耗量を縦軸としてプロットして、その傾きから比摩耗量を求めた。比摩耗量は、一方の摺動面１００及び他方の摺動面１０１それぞれについて求めた。

次に、実施例１の推定摩耗量を以下のように求めた。ここで推定摩耗量は、上記比摩耗量を用いて、実機における摩耗量を推定した値である。

所定の条件で実機を運転した場合における、スラスト軸受５３の面圧及び摺動距離を用いて、境界潤滑条件における摩耗量Ａを、比摩耗量×面圧×摺動距離から求めた。そして、油膜パラメータを考慮して、摩耗量Ａから混合潤滑状態における推定摩耗量を求めた。推定摩耗量は、一方の摺動面１００及び他方の摺動面１０１それぞれについて求めた。

実施例２〜４及び比較例についても同様にして各推定摩耗量を求め、比較例の推定摩耗量を基準として、他の推定摩耗量から、それぞれの摩耗量比を計算した。

その結果を図１０に示す。

本発明の実施例１〜４の摩耗量比は、図１に示すように、比較例と比べて非常に少ないことが分かる。

なお、本発明は、高低圧差の大きい、二酸化炭素を冷媒として使用する場合に好適である。

図１は、従来の例によるスクロール型圧縮機のスラスト軸受の摺動面を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態であるスクロール型圧縮機を示す縦断面図である。 図３（ａ）は、図２に示すスクロール型圧縮機のスラスト軸受の可動側摺動面を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ線拡大断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の領域Ｇの拡大図である。 図４は、図３に示す可動側摺動面の島状受圧部における油膜の形成状態とその圧力を示す図である。 図５は、スラスト軸受の摺動面の要部を拡大して示す模式図である。 図６（ａ）は、受圧部のなじみ運転開始前の初期状態を示す模式図であり、図６（ｂ）は、受圧部のなじみ運転開始時の状態を示す模式図であり、図６（ｃ）は、受圧部のなじみ運転終了時の状態を示す模式図である。 図７は、本発明の他の実施形態の要部を示す断面図である。 図８は、本発明のさらに他の実施形態の要部を示す断面図である。 図９は、摩耗量の評価方法を説明する模式図である。 図１０は、摩耗量の評価結果を示す図である。

符号の説明

１０ 圧縮機構部
１１ スクロール型圧縮機
１５ ミドルハウジング
２７ 電動機部
５３ スラスト軸受
５３ａ スクロール側プレート
５３ｂ ハウジング側プレート
８１ 外周シール部
８３ 受圧部
８５ 溝
８５ａ 交差点
８６ 油膜
１００ 一方の摺動面
１０１ 他方の摺動面

Claims (14)

1. ハウジング（１５）に固定された固定スクロール（３８）と、回転軸（２１）によって該固定スクロール（３８）に対して旋回する可動スクロール（３２）とを備え、該可動スクロール（３２）が受ける軸方向の力を受けるスラスト軸受（５３）を有し、該スラスト軸受（５３）が、一方の摺動面（１００）と、該一方の摺動面（１００）に対向する他方の摺動面（１０１）とを有するスクロール型圧縮機において、
   前記一方の摺動面（１００）には、凸状の受圧部（８３）が形成されており、前記他方の摺動面（１０１）には、該受圧部（８３）と対向する部分が実質的に平坦に形成されており、
   前記他方の摺動面（１０１）の硬度が、前記一方の摺動面（１００）よりも高く、
   前記一方の摺動面（１００）が鋳鉄により形成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. ハウジング（１５）に固定された固定スクロール（３８）と、回転軸（２１）によって該固定スクロール（３８）に対して旋回する可動スクロール（３２）とを備え、該可動スクロール（３２）が受ける軸方向の力を受けるスラスト軸受（５３）を有し、該スラスト軸受（５３）が、一方の摺動面（１００）と、該一方の摺動面（１００）に対向する他方の摺動面（１０１）とを有するスクロール型圧縮機において、
   前記一方の摺動面（１００）には、凸状の受圧部（８３）が形成されており、前記他方の摺動面（１０１）には、該受圧部（８３）と対向する部分が実質的に平坦に形成されており、
   前記他方の摺動面（１０１）の硬度が、前記一方の摺動面（１００）よりも高く、
   前記一方の摺動面（１００）がアルミニウム合金により形成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
3. 前記他方の摺動面（１０１）と前記一方の摺動面（１００）とのビッカース硬度差が３００ＨＶ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機。
4. 前記一方の摺動面（１００）が、前記可動スクロール（３２）と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
5. 前記一方の摺動面（１００）が、前記ハウジング（１５）と一体に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
6. 前記受圧部（８３）が、該受圧部（８３）の周縁部に形成されたダレ部（８３ｂ）と、該ダレ部（８３ｂ）の内側の平坦部（８３ａ）とを有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
7. 前記ダレ部（８３ｂ）が、なじみ運転により形成されたものであることを特徴とする請求項６に記載のスクロール型圧縮機。
8. 前記受圧部（８３）は略円形状であり、溝（８５）に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部（８３）が、千鳥配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
9. 前記受圧部（８３）は略矩形状であり、溝（８５）に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部（８３）が、格子状に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
10. 前記受圧部（８３）が円環状の形状をなし、溝（８５）に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の該受圧部（８３）が、同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
11. 前記一方の摺動面（１００）には、前記受圧部（８３）が形成されている領域を囲むように外周シール部（８１）が形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
12. 前記スラスト軸受（５３）における前記一方の摺動面（１００）および前記他方の摺動面（１０１）に潤滑油を含む流体を供給し、該他方の摺動面（１０１）に対する前記受圧部（８３）の摺動速度が０．５ｍ／ｓeｃ以上となり、該受圧部（８３）に平均面圧０．５〜２０ＭＰａの荷重がかかり、前記流体の使用状態における動粘度が０．１〜１０ｃｓｔとなる状態で使用されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
13. 前記流体には、二酸化炭素が含まれていることを特徴とする請求項１２に記載のスクロール型圧縮機。
14. 請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機の製造方法において、なじみ運転を行うことにより、前記受圧部（５３）の周縁部にダレ部（８３ｂ）を形成することを特徴とするスクロール型圧縮機の製造方法。

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