JPH03217677A - スクロール圧縮機の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空調機等の冷媒圧縮機に適用されるスクロー
ル型圧縮機に係り、特に、摺動部分の耐摩耗性向上及び
低摩擦化に関する。

〔従来の技術〕

従来のスクロール型圧縮機の断面を第３図に示す。密閉
ケーシング１内には、冷媒混合油２が充填されており、
電動機部１０と機械部本体が組立てられている。機械部
は、固定スクロール３，旋回スクロール４，オルダムリ
ング５，クランク軸６，ブロック９から構成されており
、クランク軸６と旋回スクロール４間及びクランク軸６
とブロック９間には各々軸受７，８が設けられている。

固定スクロール３は、鏡板、及び、鏡板に直立するイン
ボリュート又はインボリュートに類似した曲線によりラ
ップが形成されている。また、旋回スクロール４は鏡板
及び鏡板に直立し、固定スクロール３と同じ曲線をもつ
ラップが形成されている。また、オルダムリングＳには
、旋回スクロール４のキー溝とブロック９のキー溝に挿
入されるキ一部が形成されており、この両者の間にオル
ダムリング５を挿入し、旋回スクロール４の動きを拘束
している。固定スクロール３には、吸入口と連続する吸
入孔がインボリュート状のランプ外縁部に、吐出孔がイ
ンボリュート状の中心部に設けられている。

以上のように構成されたスクロール型圧縮機について、
以下その動作について説明する。電動機部１０の回転に
伴うクランク軸６の回転運動は，軸受７により旋回スク
ロール４に伝達されるが、旋回スクロール４とブロック
９間に挿入したオルグムリング５の作用により旋回スク
ロール４は自転することなく固定スクロール３のインボ
リュート状の中心のまわりに旋回運動する。このとき、
旋回スクロール４の旋回運動に伴い固定スクロール３の
ラップと旋回スクロール４のラップ同士の二つの接触点
がインボリュート状の中心に近づくに従い空間の容積が
減少し圧力が上昇する。この圧縮機構により、吸入孔か
ら吸入された冷媒は圧縮され、吐出孔を介して、一旦，
密閉ケーシング１内に吐出された後、吐出口より冷却シ
ステム（図示せず）に吐出される。

このようなスクロール圧縮機の固定スクロール３，旋回
スクロール４，オルダムリング５，ブロック９の各々の
摺動部は、従来、第２表に示す材料の組合せにより構成
されている。

すなわち，ほとんどの構成部品が鋳鉄、あるいは、鉄系
金属により形成されており、一部の部品、特に、旋回ス
クロール４，あるいは、オルダムリング５にアルミニウ
ム合金を用いる例がある。また，摺動部分には、耐摩耗
性を付与するため、表面処理、あるいは、補強材を入れ
ているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、旋回スクロールとオルグムリング部
分，オルダムリングとブロック部分の摺動部の材料は、
第２表に示すように、鋳鉄同士、あるいは、鋳鉄と鉄系
金属の組合せで互いに摺動させるようにしているものが
主であり、その場合でも、一方に表面処理を行っている
。また、一方の材料にアルミニウム合金を用いている場
合には、アルマイト処理，Ｎｉ発泡金属、あるいは、補
強材人アルミニウム合金とし、鋳鉄、あるいは、鉄系金
属との直接の摺動を避けている。そのため、摺動部材の
材料組合せに十分な考慮がなされておらず、耐摩耗性あ
るいは低摩擦を表面処理に依存していた。

本発明は、固定スクロール，旋回スクロール，オルダム
リング，及び，ブロックの各構成部品の主たる要求特性
を考慮し、耐摩耗性、あるいは、低摩擦を達成する材料
組合せを提供することを目的としており、さらに、可変
速方式による高速運転時にも良好な耐摩耗性及び低摩擦
のスクロール圧縮機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、固定スクロールを、鋳鉄，
旋回スクロールをアルミニウム合金，オルダムリングの
旋回スクロールキー溝部と摺動するキ一部分のみを鋳鉄
としオルダムリングはアルミニウム合金とし、ブロック
を鋳鉄とする組合せにしたものである。また、アルミニ
ウム合金の耐摩耗性については、珪素を８ないし１２重
量％、銅を３〜４重量％含有し、かつ、珪素の微細な結
晶粒が均一に分散した金属組織を呈するように処理した
ＡＱ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金を用いることとした。

さらに、オルダムリングに鋳鉄製キ一部を形成するだめ
には、アルミニウム合金製オルダムリング部の所定の位
置に鋳鉄製キ一部を挿入し、アルミニウム合金を塑性流
動させて締結する方法により固定した。さらに、他の目
的を達成するため、旋回スクロールのランプ部及び鏡板
部に固体潤滑性の表面処理、例えば、アルマイト中に二
硫化モリブデンを含浸させるか、あるいは、窒化ボロン
を複合したＮｉメッキを施した。

〔作用〕

鋳鉄とアルミニウム合金との摺動において、アルミニウ
ム合金を珪素８〜１２重量％，銅３〜４重量％含有し、
かつ、珪素の結晶粒を数μｍ以下の微細で均一な金属組
織とすることによりアルミニウム合金の中でも比較的硬
さが高く、かつ、均一な硬さのアルミニウム合金が得ら
れる。このアルミニウム合金と鋳鉄との摺動において良
好な耐摩耗性を示すことが明らかとなった。これは、鋳
鉄の持つ保油性と、均一硬さとなったアルミニウム合金
との摺動で、スクロール型圧縮機が運転される範囲の高
速，高負荷時にも良好な油膜が形成され、金属接触が発
生しなくなったためである。

これにより、鋳鉄やアルミニウム合金に施されていた表
面処理が不要となり、各素材の素地面同士の摺動が可能
となった。そこで、固定スクロール，旋回スクロール，
オルグムリング、及び，ブロックの各構成部材に要求さ
れる特性を考慮すると、旋回スクロールとオルダムリン
グは、高速回転時における慣性力の軽減を図るためアル
ミニウム合金製とすることが望ましく、他の部分は強度
、あるいは、アルミニウム合金との組合せ上鋳鉄が望ま
しい。しかし、旋回スクロールとオルグムリングとの摺
動部がアルミニウム合金同士の摺動となってしまう。ア
ルミニウム合金同士の摺動では、摺動面間における油膜
保持性が鋳鉄とアルミニウム合金との組合せに比較して
悪く、さらに旋回スクロールとオルダムリング間の摺動
条件が他の摺動部と比較して苛酷である。すなわち、構
造的に油の流入量が不均一であり、高負荷にさらされる
。

そこで、旋回スクロールとオルダムリングとの摺動時に
、鋳鉄とアルミニウム合金による摺動を可能にする方法
を見出した。すなわち、本発明のアルミニウム合金の特
性を保持したまま鋳鉄部分をアルミニウム合金中に設置
する方法として、第１図に示すアルミニウム合金の塑性
流動結合法を実施することにより可能となった。また，
固定スクロールと旋回スクロールとの鏡板とラップの摺
動時に、アルミニウム合金製旋回スクロールの鏡板、及
び，ラップ部に固体潤滑性をもつ表面処理をあらかしめ
施すことにより、旋回スクロールと固定スクロール間の
摺動ロス、すなわち、動摩擦係数を低くすることが可能
となった。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第２表及び第１図，第２図によ
り説明する。まず、スクロール型圧縮機の機械部を構成
する材料及び各摺動部の材料の組合せを第１表に示す。

固定スクロールに鋳鉄，旋回スクロールにはアルミニウ
ム合金，オルダムリングの旋回スクロールキー溝と摺動
するキ一部を鋳鉄とし他の部分をアルミニウム合金とし
て、ブロックを鋳鉄とする。

このとき、鋳鉄は、普通鋳鉄，球状黒鉛鋳鉄など鋳鉄の
材質は問題とならないが，黒鉛が均一に分散するととも
に、摺動特性を改善した銅を２〜４重量％含有させた鋳
鉄が好ましい。また、アルミニウム合金は，珪素８〜１
２重量％，銅３〜４重量％含有し、珪素の結晶粒が数μ
ｍ以下とし、均一に分散したアルミニウム合金を部材と
して用いる。さらに、゛オルダムリングの製作は、第１
図に示す方法により成形する。すなわち、オルダムリン
グの旋回スクロールキー溝部と摺動するキ一部１１とオ
ルダムリング部５′と締結するピン部１１’　をあらか
じめ鋳鉄により成形する。このとき、ピン部１１′の端
面から０．３〜１．Ｏｍｎの位置の円周上に深さ０．１
から０．５ｗｎの溝をニないし三箇所形成しておく。ま
た、オルダムリングの他の部分はアルミニウム合金を成
形し、鋳鉄製キ一部１１のピン部１１′が入る穴を所定
の位置にあけておく。次に、ピン部１１′の端面側のア
ルミニウム合金を、ピン部１１′の外径より大きなリン
グ状の加圧ダイス（図示せず）により圧縮荷重を加え，
アルミニウム合金を局部的に塑性流動を起こさせ、鋳鉄
製ピン部１１′の溝部分にアルミニウム合金を押し込み
締結させる。これらの構成部材により、機械部の摺動材
料は鋳鉄とアルミニウム合金による組合せとすることが
でき、さらに、アルミニウム合金の耐摩耗性を損うこと
なく鋳鉄部分を設けられるので、良好な摺動特性を得ら
れる。スクロール型圧縮機を製作することができる。ま
た、鋳鉄製キ一部の別な形状としては、第２図に示す方
法がある。すなわち、アルミニウム合金製オルグムリン
グ５の所定の位置に、鋳鉄製キ一部を固定するキー溝を
あらかじめ形成しおき、前記方法でアルミニウム合金を
局部的に塑性流動させ締結する。この方法によれば、鰻
鉄キー部に片当りが生じてもキ一部が回転することなく
、一定の位置に固定させることができる。

本発明の他の実施例として、アルミニウム合金製旋回ス
クロール４の鏡板及びラップ部に、所定の条件で陽極酸
化皮膜処理を施した後、二硫化モリブデン皮膜を電着法
によって形成させて鋳鉄製固定スクロール３と摺動させ
る。この方法によれば、固定スクロールと旋回スクロー
ルとの摺動特性のうち、特に、低摩擦を達成することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、珪素８〜１２重量％，銅３〜４重量％
含有のアルミニウム合金で、珪素の結晶粒が微細、かつ
、均一に分散させることにより、鋳鉄との摺動において
、良好な耐摩耗性，低摩擦を達成することができ、鋳鉄
とアルミニウム合金の結合法としてアルミニウムの塑性
流動結合法を利用することにより、スクロール型圧縮機
の機械部を鋳鉄とアルミニウム合金のみの組合せで構成
することができるので、性能の向上が図れ、小型，軽量
化が達成でき生産コストも低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のオルダムリングキ一部の正
面断面図（ａ）及び側面断面図（ｂ）、第２図はオルダ
ムリングキ一部の他の実施例の正面断面図（ａ）及び側
面断面図（ｂ）、第３図は従来のスクロール型圧縮機の
縦面断面である。 ■・・・密閉ケーシング、２・冷媒混合油、３・・・固
定スクロール、４・・・旋回スクロール、５・・オルダ
ムリング、６・・クランク軸、７・・軸受、８　・スラ
ス冨 Ｉ 何 Ｃ（Ｌ） （！） ｌ１ ■ ２ 図 （ａ−ノ （ｂ） 嘉 ３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、渦巻曲線からなるラップを鏡板に形成した固定スク
   ロール及び旋回スクロールを互いにかみ合わせ、前記固
   定スクロールを固定するブロックと、前記旋回スクロー
   ルを前記固定スクロールに対し自転させずに旋回運動さ
   せるオルダムリングとを備え、前記固定スクロール、前
   記旋回スクロール、前記ブロック、及び、前記オルダム
   リングの各々の摺動部が鋳鉄とアルミニウム合金との面
   で摺動するように組合せたことを特徴とするスクロール
   型圧縮機。