JP2014047739A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの上昇を抑制しつつ、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】スクロール圧縮機１０は、ケーシング２０と、下部ハウジング６０と、圧縮機構３０と、クランク軸５０と、回転側スラスト軸受部材７０と、スラストプレート８０と、を備える。下部ハウジングは、ケーシングに固定されている。圧縮機構は、ケーシング内に配され、固定スクロール３１と可動スクロール３２とを有する。クランク軸は、可動スクロールに連結されている。回転側スラスト軸受部材は、窒化処理された鋼製であり、クランク軸に装着される。スラストプレートは、下部ハウジングに固定され、回転側スラスト軸受部材の回転側スラスト面７１ａと対向し回転側スラスト面と摺接する固定側スラスト面８０ａを有し、クランク軸を軸方向に支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機では、クランク軸の軸方向のスラスト荷重が、スラスト受け部で軸方向に支持される。例えば、特許文献１（特開２００４−１２４７８０号公報）には、主軸の軸方向のスラスト荷重をスラストプレートで支持する事例が開示されている。特許文献１では、主軸に、焼入れされていない炭素鋼が用いられている。

ところで、スクロール圧縮機には、省エネルギーや高性能化の観点から、従来よりも広範囲の回転数での運転が求められつつある。また、スクロール圧縮機には、用途やニーズに応じて多種多様な冷媒が利用されるが、冷媒によっては体積能力が低く、必要な能力を得るために圧縮機構を大型化せざるえない場合がある。さらに、使用される冷凍機油によっては、油粘度が低く、摺動部の流体潤滑を期待しにくい場合がある。

そのため、運転条件や使用冷媒によっては、クランク軸とスラスト受け部との摺動条件が過酷になり、特許文献１で使用されているようなクランク軸の材料では、クランク軸の耐摩耗性や摺動性の観点から、スクロール圧縮機の運転を実現できない。

クランク軸とスラスト受け部との摺動条件が過酷な場合にも、スクロール圧縮機を適切に運転するためには、クランク軸全体に表面処理を施し、クランク軸の耐摩耗性や摺動性を向上させるという方策が考えられる。しかし、クランク軸全体を表面処理する場合には、加工効率が悪く、製造コストの上昇に繋がることを本願発明者は見い出した。

本発明の課題は、製造コストの上昇を抑制しつつ、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を提供することにある。

本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、ケーシングと、ハウジングと、圧縮機構と、クランク軸と、回転側スラスト軸受部材と、固定側スラスト軸受部材と、を備える。ハウジングは、ケーシングに固定されている。圧縮機構は、ケーシング内に配され、固定スクロールと可動スクロールとを有する。クランク軸は、可動スクロールに連結されている。回転側スラスト軸受部材は、窒化処理された鋼製である。回転側スラスト軸受部材は、クランク軸に装着される。固定側スラスト軸受部材は、ハウジングに固定され、回転側スラスト軸受部材の回転側スラスト面と対向し回転側スラスト面と摺接する固定側スラスト面を有し、クランク軸を軸方向に支持する。

ここでは、クランク軸に窒化処理された鋼製の回転側スラスト軸受部材が装着される。回転側スラスト軸受部材の回転側スラスト面が、クランク軸を軸方向に支持する固定側スラスト軸受部材の固定側スラスト面と摺接する。回転側スラスト軸受部材を窒化処理された鋼製としたため、回転側スラスト軸受部材の耐摩耗性や摺動性が向上し、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を実現できる。また、クランク軸全体ではなく、クランク軸に取り付けられる回転側スラスト軸受部材だけを窒化処理された鋼製としたため、製造コストの上昇を抑制できる。

本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機であって、固定側スラスト軸受部材は窒化処理された鋼製である。

ここでは、固定側スラスト軸受部材も窒化処理された鋼製である。固定側スラスト軸受部材の耐摩耗性や摺動性も向上させることができ、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を実現できる。

本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点又は第２観点に係るスクロール圧縮機であって、回転側スラスト軸受部材は、ＦＣＤ材又はＳＡＣＭ材である。

ここでは、回転側スラスト軸受部材の材料が耐摩耗性に優れるため、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を実現できる。

本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、固定側スラスト軸受部材は、ＳＡＣＭ材又はＳＣＭ材である。

これにより、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を実現できる。

本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、固定側スラスト面は平坦である。

ここでは、固定側スラスト面は平坦であるため、固定側スラスト軸受部材と回転側スラスト軸受部材との摺動性が向上する。

本発明の第６観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、固定側スラスト面には油溝が形成されている。

ここでは、固定側スラスト面と可動側スラスト面との間に油が供給されやすく、固定側スラスト面と可動側スラスト面とが流体潤滑される。そのため、固定側スラスト軸受部材と回転側スラスト軸受部材との摺動性が向上する。

本発明の第７観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第６観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、回転側スラスト軸受部材は、クランク軸の可動スクロールとは反対側の端部に圧入される。

ここでは、回転側スラスト軸受部材はクランク軸の下部に圧入される部材であるため、クランク軸全体を窒化処理された鋼製とする場合に比べ、製造コストの上昇を抑制することができる。

本発明の第８観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第７観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、オイルピックアップを更に備える。ケーシングの下部には、回転側スラスト面及び固定側スラスト面を潤滑するための油が貯留される油溜空間が形成される。クランク軸には、軸方向に延び、油が流れる油流路が形成される。オイルピックアップは、油溜空間と油流路とを連通させ、油流路に油を供給するものであって、回転側スラスト軸受部材と一体に形成される。

ここでは、回転側スラスト軸受部材がオイルピックアップと一体に形成されており、部品数を削減することができる。その結果、製造コストを抑制しながら、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を実現できる。

本発明の第９観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第７観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、オイルピックアップを更に備える。ケーシングの下部には、回転側スラスト面及び固定側スラスト面を潤滑するための油が貯留される油溜空間が形成される。クランク軸には、軸方向に延び、油が流れる油流路が形成される。オイルピックアップは、油溜空間と油流路とを連通させ、油流路に油を供給するものであって、回転側スラスト軸受部材と別体に形成される。

ここでは、オイルピックアップと回転側スラスト軸受部材とが別体であるため、回転側スラスト軸受部材を小型化できる。そのため、回転側スラスト軸受部材を容易に加工できる。

本発明に係るスクロール圧縮機では、クランク軸に窒化処理された鋼製の回転側スラスト軸受部材が装着される。回転側スラスト軸受部材の回転側スラスト面は、クランク軸を軸方向に支持する固定側スラスト軸受部材の固定側スラスト面と摺接する。回転側スラスト軸受部材を窒化処理された鋼製としたため、回転側スラスト軸受部材の耐摩耗性や摺動性が向上し、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機を実現できる。また、クランク軸全体ではなく、クランク軸に取り付けられる回転側スラスト軸受部材だけを窒化処理された鋼製としたため、製造コストの上昇を抑制できる。

本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。 図１のスクロール圧縮機の回転側スラスト軸受部材の斜視図である。 図１のスクロール圧縮機のスラストプレートの平面図である。 図１のスクロール圧縮機で使用される回転側スラスト軸受部材及びスラストプレートの材料の組合せ（回転側：窒化処理されたＦＣＤ材、固定側：窒化処理されたＳＡＣＭ材）と、従来のスクロール圧縮機で使用される回転側スラスト軸受部材及びスラストプレートに相当する部分の材料の組合せ（回転側：非窒化処理のＦＣＤ材、固定側：浸炭焼入鋼材）とについて、耐摩耗性を比較した結果を示す図である。より具体的には、両組合せについて、回転側の材料からなる回転側試験部材を、固定側の材料からなる固定側試験部材に対して、実際の摺動条件に近いある条件下で一定期間摺動させた場合の、回転側試験部材及び固定側試験部材の摩耗量（重量）を示している。左側の枠内が、従来のスクロール圧縮機の材料の組合せについての結果であり、左側の棒グラフが回転側試験部材の摩耗量を、右側の棒グラフが固定側試験部材の摩耗量を示している。一方、右側の枠内が、図１のスクロール圧縮機の材料の組合せについての結果であり、左側の棒グラフが回転側試験部材の摩耗量を、右側の棒グラフが固定側試験部材の摩耗量を示している。 変形例Ａに係るスラストプレートの平面図である。 変形例Ｂに係る回転側スラスト軸受部材と、スラストプレートと、の摺動部付近を示したスクロール圧縮機の縦断面図である。 変形例Ｃに係る回転側スラスト軸受部材と、スラストプレートと、の摺動部付近を示したスクロール圧縮機の縦断面図である。 変形例Ｃに係る回転側スラスト軸受部材を下方から見た平面図である。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機を、図面を参照しながら説明する。なお、下記の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）全体概要
図１に示されるスクロール圧縮機１０は、蒸発器、凝縮器、及び膨張機構などと共に冷媒回路を構成し、その冷媒回路中を流れる冷媒を圧縮する役割を担うものである。

スクロール圧縮機１０は、主に、ケーシング２０、圧縮機構３０、電動機４０、クランク軸５０、下部ハウジング６０、下部軸受部６５、回転側スラスト軸受部材７０及びスラストプレート８０を有する。以下、このスクロール圧縮機１０の構成部品について詳述する。

なお、以下の説明では、図１の矢印Ｕの方向を上、矢印Ｕと逆方向を下と呼ぶ。

（２）詳細説明
（２−１）ケーシング
スクロール圧縮機１０は、縦長円筒状のケーシング２０を有する。ケーシング２０は、図１のように、上下が開口した略円筒状の円筒部材２１と、円筒部材２１の上端及び下端にそれぞれ設けられた上蓋２２及び下蓋２３と、を有する。円筒部材２１と、上蓋２２及び下蓋２３とは、気密を保つように溶接により固定される。

ケーシング２０には、圧縮機構３０、電動機４０、クランク軸５０、下部ハウジング６０、下部軸受部６５、回転側スラスト軸受部材７０及びスラストプレート８０を含むスクロール圧縮機１０の構成機器及び構成部品が収容される。ケーシング２０の下部には、回転側スラスト軸受部材７０の回転側スラスト面７１ａ及びスラストプレート８０の固定側スラスト面８０ａを含む、スクロール圧縮機１０の摺動部分を潤滑するための油Ｌが溜められる油溜空間２５が形成される。

ケーシング２０の上部には、圧縮機構３０の圧縮対象であるガス冷媒を吸入する吸入管２６が、上蓋２２の側面を貫通して設けられる。吸入管２６の一端は、後述する圧縮機構３０の固定スクロール３１に接続されており、吸入管２６は、後述する圧縮機構３０の圧縮室Ｓｃと連通する。吸入管２６には、圧縮前の低圧のガス冷媒が流れる。

ケーシング２０の円筒部材２１の中間部には、ケーシング２０外に吐出されるガス冷媒が通過する吐出管２７が設けられる。より具体的には、吐出管２７は、吐出管２７のケーシング２０内側の端部が、圧縮機構３０のハウジング３３の下方に形成される高圧空間Ｓ１に突き出すように配置される。吐出管２７には、圧縮機構３０により圧縮された高圧のガス冷媒が流れる。

（２−２）圧縮機構
圧縮機構３０は、図１に示されるように、主に、固定スクロール３１と、可動スクロール３２と、ハウジング３３と、を有する。固定スクロール３１と可動スクロール３２との間には、冷媒を圧縮する圧縮室Ｓｃが形成される。

（２−２−１）固定スクロール
固定スクロール３１は、図１に示されるように、固定スクロール３１の下面から突出する渦巻状の固定側ラップ３１ａと、固定側ラップ３１ａを囲む外縁部３１ｂとを有する。

固定スクロール３１の上面の略中央には、後述する圧縮室Ｓｃに連通する非円形形状の吐出口３１ｃが、固定スクロール３１を厚さ方向に貫通して形成される。圧縮室Ｓｃで圧縮されたガス冷媒は、吐出口３１ｃから上方に吐出され、固定スクロール３１及び後述するハウジング３３に形成された図示しない冷媒通路を通過して高圧空間Ｓ１へ流入する。

外縁部３１ｂは、固定スクロール３１の下部外周縁に形成されると共に、全周にわたって外周側に突出する。固定スクロール３１は、外縁部３１ｂにおいて、ハウジング３３に固定される。

（２−２−２）可動スクロール
可動スクロール３２は、図１に示されるように、可動スクロール３２の上面から突出する渦巻状の可動側ラップ３２ａと、可動スクロール３２の下面から突出し、円筒状に形成されたボス部３２ｂとを有する。

固定側ラップ３１ａと可動側ラップ３２ａとは、固定スクロール３１の下面と可動スクロール３２の上面とが対向するように組み合わされ、隣接する固定側ラップ３１ａと可動側ラップ３２ａとの間に圧縮室Ｓｃが形成される。

ボス部３２ｂは、上端の塞がれた円筒状部分である。ボス部３２ｂには後述するクランク軸５０の偏心部５１が挿入され、可動スクロール３２とクランク軸５０とが連結される。

可動スクロール３２は、オルダムリング３５を介して後述するハウジング３３に支持される。オルダムリング３５は、可動スクロール３２の自転を防止し、公転をさせる部材である。ボス部３２ｂに偏心部５１が連結されたクランク軸５０が回転されると、オルダムリング３５により、可動スクロール３２は固定スクロール３１に対して自転することなく公転し、圧縮室Ｓｃ内の冷媒が圧縮される。

（２−２−３）ハウジング
ハウジング３３は、ケーシング２０の円筒部材２１に圧入され、ハウジング３３の外周面の全周が、円筒部材２１の内周面に固定されている。ハウジング３３の上部には、固定スクロール３１の外縁部３１ｂが密着するように、図示しないボルト等により固定されている。

ハウジング３３には、図１のように、中央上部に、平面視において略円形状の凹部３３ａが形成されている。凹部３３ａの内側には、クランク軸５０の偏心部５１が連結された、可動スクロール３２のボス部３２ｂが収容される。

凹部３３ａの下部には、略円形状の軸受部３３ｂが形成される。クランク軸５０の主軸５２は、軸受部３３ｂを貫くように挿入される。軸受部３３ｂは、主軸５２を回転自在に軸支する。

（２−３）電動機
電動機４０は、圧縮機構３０を駆動する。電動機４０は、図１のように、ケーシング２０の円筒部材２１の内壁面に固定された略環状のステータ４１と、ステータ４１の内側に僅かな隙間（エアギャップ通路）を空けて回転自在に収容されたロータ４２とを有する。

ロータ４２は、クランク軸５０を介して可動スクロール３２と連結される。ロータ４２が回転することで、可動スクロール３２は、固定スクロール３１に対して公転する。

（２−４）クランク軸
クランク軸５０は、図１のように、電動機４０の駆動力を可動スクロール３２に伝達する。クランク軸５０は、ケーシング２０の円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置され、電動機４０のロータ４２と、圧縮機構３０の可動スクロール３２とを連結する。

クランク軸５０は、円筒部材２１の軸心と中心軸が一致する主軸５２と、円筒部材２１の軸心に対して偏心した偏心部５１とを有する。クランク軸５０の内部には、油流路５３が形成されている。

偏心部５１は、主軸５２の上端に配置され、可動スクロール３２のボス部３２ｂに連結される。

主軸５２は、ハウジング３３の軸受部３３ｂ及び後述する下部軸受部６５により、回転自在に支持される。また、主軸５２は、軸受部３３ｂと下部軸受部６５との間で、電動機４０のロータ４２と連結される。

油流路５３は、摺動部に潤滑のための油Ｌを供給するための油流路である。油流路５３は、クランク軸５０の軸方向に、クランク軸５０の下端から上端まで延び、クランク軸５０の上下の端部で開口する。油流路５３の下端側の開口には、後述する回転側スラスト軸受部材７０が圧入されて固定されている。なお、圧入は固定方法の一例であり、これに限定されるものではない。回転側スラスト軸受部材７０は、後述するように、オイルピックアップ７３と一体に形成されており、油流路５３には、オイルピックアップ７３を介して、油溜空間２５の油Ｌが供給される。油流路５３に供給された油Ｌは、クランク軸５０の上端の開口まで運ばれる。また、図１のように、油流路５３は、ボス部３２ｂ及び下部軸受部６５に油Ｌが供給されるようにクランク軸５０の径方向にも延び、ボス部３２ｂ及び下部軸受部６５の内面側で開口する。

（２−５）下部ハウジング
下部ハウジング６０は、図１のように、電動機４０の下方に配される。下部ハウジング６０は、外周部がケーシング２０に固定される。下部ハウジング６０には、下部軸受部６５及びスラストプレート８０が固定される。

（２−６）下部軸受部
下部軸受部６５は、クランク軸５０の主軸５２を回転自在に支持する。下部軸受部６５は、図１のように、電動機４０の下方に配置され、下部ハウジング６０と固定されている。

（２−７）回転側スラスト軸受部材
回転側スラスト軸受部材７０は、図１及び図２のように、スラスト受部７１と、圧入部７２と、オイルピックアップ７３と、が一体に形成された部材である。回転側スラスト軸受部材７０は、クランク軸５０の下端に装着される。

回転側スラスト軸受部材７０は、塩浴窒化処理されたＦＣＤ材（ダクタイル鋳鉄）製である。なお、塩浴窒化処理は、窒化処理方法の一例であり、ガス窒化処理、ガス軟窒化処理、酸窒化処理、浸硫窒化処理等により、回転側スラスト軸受部材７０に窒化処理が施されていてもよい。また、回転側スラスト軸受部材７０の材質は一例であり、例えばＳＡＣＭ材（アルミニウムクロムモリブデン鋼）が、回転側スラスト軸受部材７０の材料として用いられてもよい。

スラスト受部７１は、円筒状に形成され、クランク軸５０の軸方向に延びる。スラスト受部７１は、下端に回転側スラスト面７１ａを有する。回転側スラスト面７１ａは、回転側スラスト軸受部材７０がクランク軸５０と共に回転することで、スラストプレート８０の固定側スラスト面８０ａと摺接する。回転側スラスト面７１ａは、平滑な平面である。なお、回転側スラスト面７１ａを含むスラスト受部７１の下端部は、油溜空間２５の油Ｌの中に浸漬されている。そのため、回転側スラスト面７１ａには常に油Ｌが供給されやすく、回転側スラスト面７１ａと固定側スラスト面８０ａとは流体潤滑が期待される。

圧入部７２は、円筒状に形成され、スラスト受部７１の上端から、クランク軸５０の軸方向上方に延びる。圧入部７２の外径は、スラスト受部７１の外径よりも小さく形成されている。圧入部７２は、クランク軸５０に形成された油流路５３の下端側の開口に圧入されている。回転側スラスト軸受部材７０は、圧入部７２でクランク軸５０と連結される。

オイルピックアップ７３は、スラスト受部７１の下端から下方に延び、圧入部７２の上端から上方に延びるように、スラスト受部７１と圧入部７２とを貫通して形成される。オイルピックアップ７３の上端の開口は、クランク軸５０に形成された油流路５３内に配置される。オイルピックアップ７３の下端の開口は、ケーシング２０の下部に形成された油溜空間２５に溜められた油Ｌ内に配置される。つまり、オイルピックアップ７３は、ケーシング２０の下部に形成された油溜空間２５と、クランク軸５０に形成された油流路５３とを連通させる。回転側スラスト軸受部材７０がクランク軸５０と共に回転すると、差圧により油溜空間２５の油Ｌが油流路５３に供給される。

（２−８）スラストプレート
スラストプレート８０は、クランク軸５０に作用するスラスト荷重を受け、クランク軸５０及びクランク軸５０の下端に装着された回転側スラスト軸受部材７０の下方への移動を規制する。言い換えれば、スラストプレート８０は、クランク軸５０を軸方向に支持する。図１のように、スラストプレート８０は、回転側スラスト軸受部材７０の下方に、油溜空間２５の油Ｌの中に浸漬するよう配置されている。スラストプレート８０は、ケーシング２０の下部ハウジング６０に固定されている。

スラストプレート８０は、塩浴窒化処理が施されたＳＡＣＭ材製である。なお、塩浴窒化処理は、窒化処理方法の一例であり、ガス窒化処理、ガス軟窒化処理、酸窒化処理、浸硫窒化処理等により、スラストプレート８０に窒化処理が施されていてもよい。また、スラストプレート８０の材質は一例であり、例えばＳＣＭ材（クロムモリブデン鋼）が材料として用いられてもよい。

スラストプレート８０は、図３のようなリング状の円板である。スラストプレート８０の略中心には、貫通穴８０ｃが形成されている。貫通穴８０ｃには、スラスト受部７１の下端から下方に延びるオイルピックアップ７３が挿入されている。スラストプレート８０は、回転側スラスト軸受部材７０のスラスト受部７１の回転側スラスト面７１ａと対向する、固定側スラスト面８０ａを有する。固定側スラスト面８０ａは、平滑な平面である。固定側スラスト面８０ａは、回転側スラスト軸受部材７０がクランク軸５０と共に回転することで、回転側スラスト軸受部材７０のスラスト受部７１の回転側スラスト面７１ａと摺接する。

（３）スクロール圧縮機の動作説明
スクロール圧縮機１０の動作について図１を参照して説明する。

電動機４０が駆動されると、ロータ４２が回転し、ロータ４２と連結されたクランク軸５０が回転する。クランク軸５０が回転することで、可動スクロール３２が駆動される。可動スクロール３２は、オルダムリング３５の働きにより、自転せず、固定スクロール３１に対して公転する。

可動スクロール３２の公転に伴い、圧縮機構３０の圧縮室Ｓｃの容積は周期的に変化する。圧縮室Ｓｃの容積が増加する際に、低圧のガス冷媒が、吸入管２６を通って圧縮室Ｓｃに供給される。より具体的には、最周縁側の圧縮室Ｓｃの容積が増加する際に、吸入管２６から供給される低圧のガス冷媒が、最周縁側の圧縮室Ｓｃに供給される。一方、圧縮室Ｓｃの容積が減少する際に、圧縮室Ｓｃ内でガス冷媒が圧縮され、最終的に高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、固定スクロール３１の上面の中心付近に位置する吐出口３１ｃから吐出される。その後、高圧のガス冷媒は、固定スクロール３１及び後述するハウジング３３に形成された図示しない冷媒通路を通過して、高圧空間Ｓ１へ流入する。高圧のガス冷媒は、最終的に吐出管２７から吐出される。

（４）回転側スラスト軸受部材とスラストプレートとの摺動性及び耐摩耗性
以下に、本実施形態のスクロール圧縮機１０で使用される回転側スラスト軸受部材７０及びスラストプレート８０の材料の組合せと、従来のスクロール圧縮機で使用される回転側スラスト軸受部材７０及びスラストプレート８０に相当する部分の材料の組合せと、について、摺動性及び耐摩耗性を比較した結果について説明する。

なお、従来のスクロール圧縮機の材料として、回転側（従来のスクロール圧縮機では一般にクランク軸）は窒化処理されないＦＣＤ材を、固定側は浸炭焼入鋼を想定している。

本実施形態のスクロール圧縮機１０では、上述のように、回転側（回転側スラスト軸受部材７０）の材料として塩浴窒化処理が施されたＦＣＤ材が使用され、固定側（スラストプレート８０）の材料として塩浴窒化処理が施されたＳＡＣＭ材が使用されている。

下記の比較結果は、上記の両組合せについて、回転側の材料からなる回転側試験部材を、固定側の材料からなる固定側試験部材に対して実際の摺動条件に近いある条件下で摺動させ、摩擦係数と、所定期間摺動後に減少した回転側試験部材及び固定側試験部材の摩耗量（重量）とを実測した実験に基づくものである。

摺動性に関しては、本実施形態のスクロール圧縮機１０の材料の組合せでは、従来のスクロール圧縮機で使用される材料の組合せに対し、摩擦係数を半分以下に低減できる。

耐摩耗性に関しては、図４のように、本実施形態のスクロール圧縮機１０の材料の組合せ（図４の右側の枠内）では、従来のスクロール圧縮機で使用される材料の組合せ（図４の左側の枠内）に対し、特に回転側試験部材の摩耗量が十分の一以下に低減されている。つまり、回転側スラスト軸受部材７０に窒化処理されたＦＣＤ材を用いることで、耐摩耗性を著しく向上させることができる。

なお、回転側スラスト軸受部材７０のみを窒化処理された鋼材とするだけでも、回転側スラスト軸受部材７０の摺動性や耐摩耗性が向上するが、スラストプレート８０も窒化処理された鋼材とすることがより望ましい。

（５）特徴
（５−１）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、ケーシング２０と、下部ハウジング６０と、圧縮機構３０と、クランク軸５０と、窒化処理された鋼製の回転側スラスト軸受部材７０と、スラストプレート８０と、を備える。下部ハウジング６０は、ケーシング２０に固定されている。圧縮機構３０は、ケーシング２０内に配され、固定スクロール３１と可動スクロール３２とを有する。クランク軸５０は、可動スクロール３２に連結されている。回転側スラスト軸受部材７０は、クランク軸５０に装着される。スラストプレート８０は、下部ハウジング６０に固定され、回転側スラスト軸受部材７０の回転側スラスト面７１ａと対向し回転側スラスト面７１ａと摺接する固定側スラスト面８０ａを有し、クランク軸５０を軸方向に支持する。

ここでは、回転側スラスト軸受部材７０を窒化処理された鋼製としたため、回転側スラスト軸受部材７０の耐摩耗性や摺動性が向上し、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機１０を実現できる。

また、クランク軸５０全体ではなく、クランク軸５０に取り付けられる回転側スラスト軸受部材７０だけを窒化処理された鋼製としたため、製造コストの上昇を抑制することができる。

例えば、本実施形態では、回転側スラスト軸受部材７０だけを塩浴窒化処理すれば足りるため、クランク軸５０全体を塩浴窒化処理する場合に比べ、一度に多数の回転側スラスト軸受部材７０を塩浴窒化処理することができる。つまり、回転側スラスト軸受部材７０だけを塩浴窒化処理する場合には、クランク軸５０全体を塩浴窒化処理する場合に比べ、作業効率を向上させ、スクロール圧縮機１０のコストダウンを図ることができる。

また、クランク軸５０全体を塩浴窒化処理する場合には、塩浴窒化処理前に、塩浴窒化処理することが望ましくない部分、例えば軸受部３３ｂや下部軸受部６５内に配される部分に、マスキング処理をする必要が生じるが、回転側スラスト軸受部材７０だけを塩浴窒化処理するのであれば、このような問題は生じず、作業量を抑制できる。

（５−２）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、スラストプレート８０は窒化処理された鋼製である。

このため、スラストプレート８０の耐摩耗性や摺動性も向上させることができ、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機１０を実現できる。

（５−３）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、回転側スラスト軸受部材７０は、ＦＣＤ材又はＳＡＣＭ材である。

ここでは、回転側スラスト軸受部材７０の材料が耐摩耗性に優れるため、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機１０を実現できる。

（５−４）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、スラストプレート８０は、ＳＡＣＭ材又はＳＣＭ材である。

これにより、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機１０を実現できる。

（５−５）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、固定側スラスト面８０ａは平坦である。

これにより、スラストプレート８０と回転側スラスト軸受部材７０との摺動性が向上する。

（５−６）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、回転側スラスト軸受部材７０は、クランク軸５０の可動スクロール３２とは反対側の端部に圧入される。

ここでは、回転側スラスト軸受部材７０はクランク軸５０の端部に圧入される部材であるため、クランク軸５０全体を窒化処理された鋼製とする場合に比べ、製造コストの上昇を抑制することができる。

（５−７）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、オイルピックアップ７３を更に備える。ケーシング２０の下部には、回転側スラスト面７１ａ及び固定側スラスト面８０ａを潤滑するための油Ｌが貯留される油溜空間２５が形成される。クランク軸５０には、軸方向に延び、油Ｌが流れる油流路５３が形成される。オイルピックアップ７３は、油溜空間２５と油流路５３とを連通させ、油流路５３に油Ｌを供給するものであって、回転側スラスト軸受部材７０と一体に形成される。

ここでは、回転側スラスト軸受部材７０がオイルピックアップ７３と一体に形成されており、部品数を削減することができる。その結果、製造コストを抑制しながら、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機１０を実現できる。

（６）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。

（６−１）変形例Ａ
上記実施形態では、スラストプレート８０は平坦な固定側スラスト面８０ａを有するが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示したスラストプレート８１のように、固定側スラスト面８１ａに油溝８１ｂが形成されていてもよい。

これにより、固定側スラスト面８１ａと回転側スラスト面７１ａとの間に油が供給されやすくなり、固定側スラスト面８１ａと回転側スラスト面７１ａとが流体潤滑される。そのため、固定側スラスト面８１ａと回転側スラスト面７１ａとの摺動性が向上し、信頼性の高いスクロール圧縮機１０を実現できる。

（６−２）変形例Ｂ
上記実施形態の、回転側スラスト軸受部材７０の形状は図２のものに限定されるものではなく、例えば図６のように、スラスト受部１７１の軸方向長さを短く形成した回転側スラスト軸受部材１７０であってもよい。これにより使用される材料の量を抑制することができ、コストの抑制を図ることができる。

なお、スラスト受部１７１の可動側スラスト面１７１ａは、油Ｌの中に浸漬されている必要はないが、可動側スラスト面１７１ａと固定側スラスト面８０ａとの摺動性の観点から、可動側スラスト面１７１ａは、油Ｌの中に浸漬されていることが望ましい。

（６−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、オイルピックアップ７３は、回転側スラスト軸受部材７０と一体に形成されているが、これに限定されるものではなく、図７のように、オイルピックアップ２９０と、回転側スラスト軸受部材２７０とを独立した部材としてもよい。

これにより、回転側スラスト軸受部材２７０を小型化でき、回転側スラスト軸受部材２７０を容易に加工することができる。

なお、回転側スラスト軸受部材２７０は、図７及び図８のように、リング状に形成された底部を有する筒状の部材である。回転側スラスト軸受部材２７０の底部の下面が、スラストプレート８０の固定側スラスト面８０ａと摺動する回転側スラスト面２７０ａとなる。回転側スラスト軸受部材２７０の底部に形成された貫通穴２７０ｃには、オイルピックアップ２９０が挿入されている。

回転側スラスト軸受部材２７０は、クランク軸５０に形成された油流路５３の下端側の開口に圧入されるものではなく、主軸５２の下端が、回転側スラスト軸受部材２７０の筒部２７０ｂに圧入されることで、回転側スラスト軸受部材２７０とクランク軸５０とは固定される。

本発明は、製造コストの上昇を抑制しつつ、過酷なスラスト摺動条件下でも運転可能なスクロール圧縮機として有用である。

１０ スクロール圧縮機
２０ ケーシング
２５ 油溜空間
３０ 圧縮機構
３１ 固定スクロール
３２ 可動スクロール
５０ クランク軸
５３ 油流路
６０ 下部ハウジング（ハウジング）
７０，１７０，２７０ 回転側スラスト軸受部材
７１ａ，１７１ａ，２７０ａ 回転側スラスト面
７３，１７３，２９０ オイルピックアップ
８０，８１ スラストプレート（固定側スラスト軸受部材）
８０ａ，８１ａ 固定側スラスト面
Ｌ 油

特開２００４−１２４７８０号公報

Claims (9)

1. ケーシング（２０）と、
   前記ケーシングに固定されたハウジング（６０）と、
   前記ケーシング内に配され、固定スクロール（３１）と可動スクロール（３２）とを有する圧縮機構（３０）と、
   前記可動スクロールに連結されたクランク軸（５０）と、
   前記クランク軸に装着された、窒化処理された鋼製の回転側スラスト軸受部材（７０，１７０，２７０）と、
   前記ハウジングに固定され、前記回転側スラスト軸受部材の回転側スラスト面（７１ａ，１７１ａ，２７１ａ）と対向し前記回転側スラスト面と摺接する固定側スラスト面（８０ａ，８１ａ）を有し、前記クランク軸を軸方向に支持する固定側スラスト軸受部材（８０，８１）と、
   を備えた、
   スクロール圧縮機（１０）。
2. 前記固定側スラスト軸受部材は窒化処理された鋼製である、
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記回転側スラスト軸受部材は、ＦＣＤ材又はＳＡＣＭ材である、
   請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記固定側スラスト軸受部材は、ＳＡＣＭ材又はＳＣＭ材である、
   請求項１から３のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
5. 前記固定側スラスト面（８０ａ）は平坦である、
   請求項１から４のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
6. 前記固定側スラスト面（８１ａ）には、油溝が形成されている、
   請求項１から４のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
7. 前記回転側スラスト軸受部材は、前記クランク軸の前記可動スクロールとは反対側の端部に圧入される、
   請求項１から６のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
8. オイルピックアップ（７３，１７３）を、
   更に備え、
   前記ケーシングの下部には、前記回転側スラスト面及び前記固定側スラスト面を潤滑するための油（Ｌ）が貯留される油溜空間（２５）が形成され、
   前記クランク軸には、前記軸方向に延び、前記油が流れる油流路（５３）が形成され、
   前記オイルピックアップは、前記油溜空間と前記油流路とを連通させ、前記油流路に前記油を供給するものであって、前記回転側スラスト軸受部材（７０，１７０）と一体に形成される、
   請求項１から７のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
9. オイルピックアップ（２９０）を、
   更に備え、
   前記ケーシングの下部には、前記回転側スラスト面及び前記固定側スラスト面を潤滑するための油（Ｌ）が貯留される油溜空間（２５）が形成され、
   前記クランク軸には、前記軸方向に延び、前記油が流れる油流路（５３）が形成され、
   前記オイルピックアップは、前記油溜空間と前記油流路とを連通させ、前記油流路に前記油を供給するものであって、前記回転側スラスト軸受部材（２７０）と別体に形成される、
   請求項１から７のいずれかに記載のスクロール圧縮機。

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