JP2544135B2 - スクロ−ル式流体機械 - Google Patents

スクロ−ル式流体機械

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JP2544135B2 JP62123539A JP12353987A JP2544135B2 JP 2544135 B2 JP2544135 B2 JP 2544135B2 JP 62123539 A JP62123539 A JP 62123539A JP 12353987 A JP12353987 A JP 12353987A JP 2544135 B2 JP2544135 B2 JP 2544135B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば空気等を圧縮したり、或いは機器内
を真空にしたりするのに用いて好適な無給油型のスクロ
ール式流体機械に関する。
〔従来の技術〕
一般に、スクロール式流体機械はケーシングと、該ケ
ーシングに設けられた固定スクロールと、前記ケーシン
グに回転自在に設けられた駆動軸と、該駆動軸のクラン
ク軸に旋回軸受を介して回転自在に設けられ、前記固定
スクロールに対して偏心して回転する旋回スクロール
と、該旋回スクロールの鏡板と前記ケーシングとの間に
設けられたスラストすべり軸受とから大略構成されてい
る。
そして、該スクロール式流体機械を空気を圧縮するス
クロール圧縮機として用いる場合は、駆動軸を回転して
旋回スクロールを公転させ、吸込口から吸込んだ空気を
固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成される圧
縮室内に密封し、旋回スクロールが公転しながら徐々に
圧縮室を縮小して空気を圧縮した後、固定スクロールの
中心部に設けられた吐出口から圧縮空気を吐出するよう
になっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
所で、前述した空気圧縮時には、旋回スクロールは圧
縮熱によって高温になるが、スラストすべり軸受は高温
の旋回スクロールと直接に摺接した状態で、圧縮室内で
発生した空圧力により旋回スクロールに掛るスラスト方
向の荷重を受承するものであるため、スラストすべり軸
受には耐熱性、耐摩耗性、摺動性に優れた長寿命のもの
であることが望まれている。
このため、例えば金属製基材の表面にポリイミド樹脂
と四フッ化エチレン樹脂を主成分とする合成樹脂被膜
(フロンメタル)を旋回スクロール及びスラストすべり
軸受の両方にコーティングしてすべり軸受の長寿命化を
図ったもの、或いは旋回スクロールの鏡板を炭素鋼で成
形して熱処理により硬化させると共に、スラストすべり
軸受をポリフェニレンサルファイド(PPS)で成型した
ものが知られている。
しかしながら、旋回スクロールとすべり軸受の両方に
フロンメタルのコーティングを施した第1の従来技術の
ものは、フロンメタルの摩耗と共に金属製基材のかじり
現象が起るという欠点がある。また、旋回スクロールを
炭素鋼で成形し、すべり軸受をポリフェニレンサルファ
イドで成型した第2の従来技術のものは、すべり軸受の
耐摩耗性が劣るという欠点がある。
本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、高温状態で旋回スクロールと摺接しつつスラスト方
向の荷重を受承するスラストすべり軸受を長寿命化でき
るようにしたスクロール式流体機械を提供することを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上述した問題点を解決するために構成された本発明の
手段の特徴は、旋回スクロール及びスラストすべり軸受
のいずれか一方をアルミニウム材により形成すると共
に、他方を高機能性エンジニアリングプラスチックによ
り形成し、かつ、アルミニウム材により形成した該旋回
スクロール又はスラストすべり軸受の摺接面には硬化処
理により酸化被膜を形成したことにある。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例をスクロール圧縮機を例に挙
げて図面に基づき詳述する。
第1図において、1はケーシングで、該ケーシング1
は小径筒状の軸受部1Aと、大径筒部1Bとからなり、該大
径筒部1Bの内周側には後述するスラスト軸受17を固定す
る軸受固定部1Cが環状に突出形成されている。
2は前記ケーシング1の大径筒部1B端面に固着された
固定スクロールで、該固定スクロール2は鏡板2Aと該鏡
板2Aの内側面に立設されたうず巻状ラップ部2Bと、該ラ
ップ部2Bの外側に位置して鏡板2Aの外周縁に形成された
円筒部2Cとから構成されており、該鏡板2Aの外側面には
複数の放熱フィン3,3,…が突設されている。
4は前記固定スクロール2と同一軸線01−01に位置し
てケーシング1に設けられた駆動軸で、該駆動軸4は軸
受部1Aにラジアル玉軸受5,5を介して回転自在に支持さ
れている。そして、該駆動軸4の一端はケーシング1外
に突出してモータ(図示せず)に接続され、その他端側
は大径筒部1B内に位置してカウンタウエイト取付部4Aに
なっている。更に、該カウンタウエイト取付部4Aの先端
側はクランク軸4Bになっており、該クランク軸4Bの軸線
O2−O2は駆動軸4の軸線O1−O1に対して距離δだけ偏心
している。
6は旋回軸受7を介して前記クランク軸4Bに回動自在
に嵌装されたボス部材で、該ボス部材6は旋回軸受7の
外輪側に嵌合する有底の円筒部6Aと、該円筒部6Aの底壁
側の端面に軸線O2−O2上に位置して小径に形成された嵌
合突部6Bと、該嵌合突部6Bと円筒部6Aとの間に位置して
径方向に突設されたフランジ6Cと、該フランジ6Cに穿設
された複数のボルト挿通孔6D,6D,…とから構成されてい
る。
8はアルミニウム材により形成された旋回スクロール
を示す。9は該旋回スクロール8の鏡板で、該鏡板9の
一側には小径凹部10Aと、該小径凹部10Aの外周に位置し
てボス部材6のフランジ6Cより大径に形成された凹状段
部10Bとからなる嵌合凹部10が設けられており、該嵌合
凹部10の中心は旋回軸受7の軸線O2−O2上に位置してい
る。このように、該嵌合凹部10が形成されることによっ
て該鏡板9の一側には、後述するすべり軸受17が摺接す
る円環状の摺接面9Aが形成されており、該摺接面9Aには
酸化被膜を形成する硬化処理、いわゆるアルマイト処理
が施されている。そして、該摺接面9Aには更にラッピン
グが施こされ、表面粗さ及び平面度共に高精度に加工さ
れている。
一方、11は前記鏡板9の他側面に突設されたうず巻状
ラップ部で、該ラップ部11を固定スクロール2のラップ
部2Bと所定角度ずらせて重なり合せることにより、固定
スクロール2と旋回スクロール8との間には複数の圧縮
室12,12が形成されるようになっている。かくして、本
実施例による旋回スクロール8は鏡板9と、該鏡板9の
一側面に凹設された嵌合凹部10と、鏡板9の他側面に突
設されたうず巻状ラップ部11とから構成されている。そ
して、該旋回スクロール8はボス部材6に締付けボルト
13,13,…によって締着され、クランク軸4Bの軸線O2−O2
と同一軸線を有して該クランク軸4Bに回転自在になって
おり、該旋回スクロール8が旋回すると各ラップ部2B,1
1間に形成された圧縮室12は連続的に縮小するようにな
っている。14は吸込ポート、15は吐出ポートを示し、吸
込ポート14は最外周側の圧縮室12と連通するように固定
スクロール2の円筒部2Cに穿設され、吐出ポート15は最
中心側の圧縮室12と連通するように鏡板2Aの中心に穿設
されている。更に、16は前記旋回スクロール8の自転運
動を防止する自転防止機構としての補助クランクで、該
補助クランク16は旋回スクロール8と固定スクロール2
との間に位置して周方向に所定間隔で複数配設されてい
る。
次に、17はケーシング1の軸受固定部1Cと旋回スクロ
ール8の鏡板9との間に複数個介装されたスラストすべ
り軸受で、該各すべり軸受17は圧縮室12内で発生した空
圧力により旋回スクロール8に掛るスラスト方向の荷重
を受承するようになっている。ここで、該すべり軸受17
は耐熱性を有し、また、高負荷下での耐摩耗性、摺動性
に優れた高機能性エンジニアリングプラスチックによっ
て成型されており、特に、ポリエーテルエーテルケトン
(PEEK)或いはポリエーテルサルフォン(PES)が用い
られている。
上述した高機能性エンジニアリングプラスチックから
なるすべり軸受17は大径の基部17Aと小径の軸受部17Bか
らなる断面略凸状に成型されており、軸受固定部1Cに周
方向に離間して凹設した複数の嵌着穴18,18,…内に基部
17Aを嵌入した状態で軸受固定部1Cに耐熱性接着剤によ
り固着されている。
なお、図中19は径方向一側の翼端にカウンタウエイト
20が設けられた冷却ファンで、該冷却ファン19は駆動軸
4のカウンタウエイト取付部4Aに固着されている。ま
た、21,21,…はケーシング1の大径筒部1B頂面に軸方向
に穿設された複数の吸気通路、22,22,…は該大径筒部1B
の軸方向他端側に位置して径方向に穿設された複数の排
気通路で、前記冷却ファン19が回転することにより各吸
気通路21を介してケーシング1内に流入した冷気は旋回
軸受7、旋回スクロール8を冷却した後、各排気通路22
から外部に排出される。
本実施例は上述の如く構成されており、旋回スクロー
ル8を旋回して空気を圧縮する作動自体については、前
述した従来技術と実質的な差異はないので、その説明は
省略する。
而して、本実施例によれば、旋回スクロール8はアル
ミニウム材で成形して軽量化を図ったから、圧縮室内の
空圧力を介して各すべり軸受17に掛る旋回スクロール8
の荷重を軽減できる。この結果、該すべり軸受17の摩耗
量を減少して長寿命化を実現できるし、駆動軸4に掛る
負荷も軽減できるから、旋回軸受7及びラジアル玉軸受
5の長寿命化を実現できる。
更に、旋回スクロール8の鏡板9のうち、各すべり軸
受17と摺接する摺接面9Aには緻密で硬度性のある酸化被
膜による硬化処理を施し、更にラッピングによって表面
粗さと平面度の面精度を高めてあるから、すべり軸受17
に対する摺動性は大幅に向上され、すべり軸受17の長寿
命化を図ることができる。
一方、スラストすべり軸受17は耐熱性、高負荷下での
耐摩耗性、摺動性に優れた高機能性エンジニアリングプ
ラスチックのうち、特にポリエーテルエーテルケトン
(PEEK)又はポリエーテルサルフォン(PES)で成型し
てある。従って、該すべり軸受は摺接面9Aに酸化被膜を
形成してあるアルミニウム製の旋回スクロール8に対す
る摺動性が極めて優れており、他の高機能性エンジニア
リングプラスチックに比較して摩耗量を大幅に減少する
ことができ、スラストすべり軸受17は長寿命化を実現で
きる。
第2図に、各種の高機能性エンジニアリングプラスチ
ックと摺接面に酸化被膜を形成したアルミニウム製の円
盤状回転体とを組合せて実施した摩耗試験の結果を示
す。試験材料には、前述したポリエーテルエーテルケト
ン(PEEK)、ポリエーテルサルフォン(PES)の他、ポ
リフェニレンサルファイド(PPS)、四フッ化エチレン
(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリスチリルピリジン
(PSP)及びポリアミドイミド(PAI)を用いた。また、
荷重は実機の約4倍、回転体の終速は実機相当である。
同図から明らかなように、ポリエーテルエーテルケト
ン(PEEK)及びポリエーテルサルフォン(PES)の摩耗
量は他のエンジニアリングプラスチックに比較して約1/
2〜1/6であり、高負荷下での耐摩耗性が極めて優れてい
ることを示している。
なお、本実施例では複数個のスラストすべり軸受17を
ケーシング1の軸受固定部1Cに周方向に隔設するものと
して述べたが、スラストすべり軸受を円環状のシート体
に形成して旋回スクロールの摺接面9Aを全面で受承する
ように構成してもよく、このようにすることにより、ス
ラストすべり軸受に掛る単位面積当りの荷重を小さくで
き、長寿命化を図ることができる。
また、実施例では、旋回スクロール8をアルミニウム
材により形成し、スラストすべり軸受17を高機能性エン
ジニアリングプラスチックで成型するものとして述べた
が、これとは逆に旋回スクロール8を高機能性エンジニ
アリングプラスチックで成型し、スラストすべり軸受17
をアルミニウム材で形成すると共に、該すべり軸受17の
摺接面に酸化被膜を形成してもよいものである。
〔発明の効果〕
本発明は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効
果を奏する。
旋回スクロールをアルミニウム材又は高機能性エンジ
ニアリングプラスチックで成形することによって軽量化
し、スラストすべり軸受に掛る荷重を軽減したから、該
すべり軸受の摩耗量を少なくすることができ、軸受を長
寿命化できる。
上記の如く旋回スクロールは軽量化したから、駆動
軸に掛る荷重を減少できる結果、旋回軸受やラジアル玉
軸受の長寿命化も図ることができる。
旋回スクロール及びスラストすべり軸受の一方をアル
ミニウム材で成形すると共に、摺接面には酸化被膜を形
成し、旋回スクロールとスラストすべり軸受の摺動性を
高めたから、該すべり軸受の耐摩耗性が向上するし、か
じり現象等の発生を防止でき、スクロール式流体機械の
信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るスクロール圧縮機の縦断
面図、第2図は実施例で用いるポリエーテルエーテルケ
トン(PEEK)及びポリエーテルサルフォン(PES)と他
の高機能性エンジニアリングプラスチックの摩耗特性を
比較して示す線図である。 1……ケーシング、2……固定スクロール、4……駆動
軸、4B……クランク軸、7……旋回軸受、8……旋回ス
クロール、17……スラストすべり軸受。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングと、該ケーシングに設けられた
    固定スクロールと、前記ケーシングに回転自在に設けら
    れた駆動軸と、該駆動軸のクランク軸に旋回軸受を介し
    て回転自在に設けられ、前記固定スクロールに対して偏
    心して回転する旋回スクロールと、該旋回スクロールの
    鏡板と前記ケーシングとの間に設けられたスラストすべ
    り軸受とからなるスクロール式流体機械において、前記
    旋回スクロール及びスラストすべり軸受のいずれか一方
    をアルミニウム材により形成すると共に、他方を高機能
    性エンジニアリングプラスチックにより形成し、かつ、
    アルミニウム材により形成した該旋回スクロール又はス
    ラストすべり軸受の摺接面には硬化処理により酸化被膜
    を形成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
  2. 【請求項2】前記高機能性エンジニアリングプラスチッ
    クは、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)又はPES
    (ポリエーテルサルフォン)である特許請求の範囲
    (1)項記載のスクロール式流体機械。
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