JPH10196562A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＨＦＣｓ冷媒および対応冷凍機油の摺動雰囲気
下におけるスラスト軸受部の摺動損失の低減による高効
率化を可能とするスクロール圧縮機を提供すること。 【解決手段】可動スクロール２ｂとスラスト軸受２５の
間に、回転自在なアルミニウム合金のリング状板材２６
を設け、鋳鉄系材料から成る可動スクロール２ｂの旋回
摩擦摺動をアルミニウム合金のスラスト軸受面で支持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、業務用お
よび家庭用の空調等に使用されるスクロール圧縮機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍用の電動圧縮機としては、圧縮部が
レシプロ式のもの、ロータリー式のものが有り、いずれ
の方式も家庭用、業務用の空調分野で使用されてきてお
り、現在はコスト、性能面等でそれぞれ特徴を生かして
成長してきている。そしてスクロール式の圧縮機がその
低騒音、低振動という特徴を生かして実用化されてき
た。従来、空調用に使用されているスクロール圧縮機と
しては、特開平６−３０７３５６号公報に開示されたも
のが知られている。

【０００３】図８に従来のスクロール圧縮機の縦断面
図、図９に図８の要部縦断面図、さらに図１０に図８の
スラスト軸受け部の平面図を示す。

【０００４】密閉容器１の内部には、固定スクロール２
ａと固定スクロール２ａに対して旋回運動する可動スク
ロール２ｂを噛み合せた圧縮機構２と、可動スクロール
２ｂを支えるスラスト軸受３、スラスト軸受３を支承す
る軸受部品４を上部に設けている。そして可動スクロー
ル２ｂの軸２ｃを、クランク軸５の端部５ａに設けられ
た穴部の偏芯軸受６に挿入し可動スクロール２ｂをクラ
ンク軸５により旋回運動させる。クランク軸５には電動
機７の回転子７ａが取り付けられており、密閉容器１に
焼き嵌め固定された固定子７ｂとともに軸受部品４の下
部に配設されている。クランク軸５は、軸受部品４の主
軸受８で支えられている。密閉容器１の下方底部には潤
滑油９を貯溜する油だめ１０が設けられている。また密
閉容器１の側部にはガスの吸入管１１が設けられてい
る。そして密閉容器１の内部のスペーサー２２より下側
には吸入側のガス圧力が、スぺーサーより上側には圧縮
側のガス圧力が作用する構成となっている。前記軸受部
品４には主軸受８、偏芯軸受６、スラスト軸受３を潤
滑、冷却した潤滑油９を排出する油排出口１２が設けら
れている。クランク軸５には潤滑油９を各軸受部、即ち
主軸受８、偏芯軸受６、スラスト軸受３へ供給する貫通
穴１３を設け、かつクランク軸５の下端には油ガイド１
４を圧入または、焼き嵌め固定して取り付け、潤滑油９
を吸い上げるようにしている。１５は固定スクロールの
上部に設けられた吐出チャンバー、１６は密閉容器１の
外へ圧縮ガスを出す吐出管である。固定スクロール２ａ
と軸受部品４とはスペーサー２２をはさんでボルトで締
結されている。スペ−サ−２２は、その外周で密閉容器
１に密封溶接固定されており、下方の吸入圧力部と上方
の圧縮圧力部の仕切りとなっている。１９は停止時に可
動スクロール２ｂが逆転するのを防ぐための逆止弁、２
４は逆止弁の動きを規制する逆止弁ガイド、２０は可動
スクロール２ｂを固定スクロール２ａに対して旋回運動
させるための自転防止用のオルダムリング、２１は圧縮
機構２へ低圧ガスを吸い込ませる軸受部品４に設けた吸
入口である。

【０００５】次に上記構成からなる圧縮機構の作用を説
明する。低圧ガスは吸入管１１より戻り、圧縮機構２に
吸入される。固定スクロール２ａに対して可動スクロー
ル２ｂを自転しないよう公転させながら旋回運動させる
ことにより、固定スクロールと可動スクロールとで形成
された複数の圧縮空間が外方から内方へ向かって次第に
縮小させられて圧縮が行われる。圧縮されたガスは高圧
ガスとなり、一旦吐出チャンバー１５へ入る。そして吐
出管１６より密閉容器１外へ吐出し、再び低圧ガスを循
環させ、周知の圧縮サイクルを構成する。

【０００６】一方、油ガイド１４で吸い上げられた潤滑
油９は、クランク軸５の貫通穴１３の中を上昇し、偏芯
軸受６、スラスト軸受３、主軸受８を潤滑、冷却して、
油排出口１２から固定子７ｂ上部へ排出し、固定子７ｂ
の切り欠き部１８を通って油だめ１０に戻る潤滑サイク
ルを形成している。

【０００７】従来の業務用のスクロール圧縮機では、冷
媒としてハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ２
２）を、冷凍機油として鉱物油を用い、可動スクロール
２ｂには共晶黒鉛鋳鉄、スラスト軸受３すなわち軸受部
品４にはネズミ鋳鉄などの鋳鉄系材料を用いてきた。

【０００８】鋳鉄系材料から成る可動スクロール２ｂ
は、圧縮された高圧ガスによって同種材料である鋳鉄系
材料から成るスラスト軸受３の上面に非常に大きな力で
押しつけられながら小さな旋回半径の旋回運動を行う。
図９および図１０に示したように円板状平面のみでスラ
スト軸受けを構成し、可動スクロール２ｂとスラスト軸
受３の間に潤滑油を供給して、可動スクロール２ｂある
いはスラスト軸受２の上面が摩耗しないようにしてい
た。

【０００９】従来用いてきた冷媒ＨＣＦＣ２２は塩素を
含むことにより極圧剤的潤滑効果を発揮し、耐摩擦、耐
摩耗特性が非常に良かった。また、冷凍機油として用い
てきた鉱物油は耐摩耗、耐焼付き性に優れた冷凍機油で
あった。このように、従来の冷媒／冷凍機油の潤滑性は
非常に高かった。このため、上記のように同種材料を用
いた平面円板形状のスラスト軸受であっても、また旋回
運動による低い油膜発生能力のスラスト軸受であって
も、大きな摩耗が発生し、大きな損失を招くことはなか
った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】今後、地球環境、特に
オゾン層保護の観点から空調機用冷媒を、従来用いてき
た冷媒ＨＣＦＣ２２から塩素を含まなハイドロフルオロ
カーボン（ＨＦＣｓ）冷媒に切り替える必要がある。し
かしながら、このＨＦＣｓ冷媒は、塩素を含まないため
極圧剤的潤滑効果が乏しく、耐摩擦・耐摩耗特性が非常
に劣化する。そして、その際に使用する冷凍機油は、Ｈ
ＦＣｓ冷媒に対して相溶性が必要との観点から、従来の
鉱物油より潤滑性の乏しいＨＦＣｓ冷媒対応の新しい冷
凍機油（エステル油、エーテル油など）を用いなければ
ならない。

【００１１】このような潤滑性の乏しい過酷な摺動雰囲
気下で、可動スクロール２ｂは自転するのではなく５ｍ
ｍ程度以下の小さな旋回径で公転（旋回）運動するのみ
であるため、摺動部には油膜が発生しにくく、さらに低
摺動速度、大荷重であるため生じている油膜も維持され
にくかった。このため、一層、スラスト軸受での摺動は
過酷な摺動状態となり、局所的な金属接触を生じやかっ
た。可動スクロール２ｂとスラスト軸受３の摺動がとも
に鋳鉄系どうしの同種金属間の共金摺動である場合、摺
動が厳しくなると凝着摩耗が発生しやすく、摺動摩擦損
失の増大を招いていた。その結果、コンプッレッサの効
率を低下させるだけでなく、信頼性も損ねていた。

【００１２】本発明は上記課題に鑑み、ＨＦＣｓ冷媒お
よび対応冷凍機油の摺動雰囲気下におけるスラスト軸受
部の摺動損失の低減による高効率化を可能とするスクロ
ール圧縮機を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、密閉容器の内部に設けられた、固定スクロールとそ
の固定スクロールに対して旋回運動する鋳鉄系材料を含
む可動スクロールを噛みあわせてなる圧縮機構と、前記
可動スクロールを支えるスラスト軸受と、軸受部品を具
備し、さらに前記可動スクロールを旋回駆動させるクラ
ンク軸と、前記クランク軸に取り付けた回転子と、前記
密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機と、前記密閉
容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとをそれぞれ設
け、前記可動スクロールを支えるスラスト軸受上にリン
グ状板材を設置し、そのリング状板材をアルミニウム合
金としたスクロール圧縮機である。

【００１４】請求項２記載の本発明は、密閉容器の内部
に設けられた、固定スクロールとその固定スクロールに
対して旋回運動する鋳鉄系材料を含む可動スクロールを
噛みあわせてなる圧縮機構と、前記可動スクロールを支
えるスラスト軸受と、軸受部品を具備し、さらに前記可
動スクロールを旋回駆動させるクランク軸と、前記クラ
ンク軸に取り付けた回転子と、前記密閉容器に取り付け
た固定子を含む電動機と、前記密閉容器の内部に潤滑油
を貯蔵する油だめとをそれぞれ設け、前記可動スクロー
ルを支えるスラスト軸受上にリング状板材を設置し、前
記リング状板材を基材とその基材上に形成したアルミニ
ウム合金を主としたコーティング層とで構成したスクロ
ール圧縮機である。

【００１５】請求項３記載の本発明は、密閉容器の内部
に設けられた、固定スクロールとその固定スクロールに
対して旋回運動する鋳鉄系材料を含む可動スクロールを
噛みあわせてなる圧縮機構と、前記可動スクロールを支
えるスラスト軸受と、軸受部品を具備し、さらに前記可
動スクロールを旋回駆動させるクランク軸と、前記クラ
ンク軸に取り付けた回転子と、前記密閉容器に取り付け
た固定子を含む電動機と、前記密閉容器の内部に潤滑油
を貯蔵する油だめとをそれぞれ設け、前記可動スクロー
ルを支えるスラスト軸受上にアルミニウム合金を主とし
たコーティング層を形成したスクロール圧縮機である。

【００１６】請求項４記載の本発明は、密閉容器の内部
に、固定スクロールとその固定スクロールに対して旋回
運動する鋳鉄系材料を含む可動スクロールを噛みあわせ
てなる圧縮機構と、前記可動スクロールを支える鋳鉄系
材料を含むスラスト軸受と、軸受部品を具備し、さらに
前記可動スクロールを旋回駆動させるクランク軸と、前
記クランク軸に取り付けた回転子と、前記密閉容器に取
り付けた固定子を含む電動機と、前記密閉容器の内部に
潤滑油を貯蔵する油だめとをそれぞれ設け、前記可動ス
クロールのスラスト軸受と接触する面にアルミニウム合
金を主としたコーティング層を形成したスクロール圧縮
機である。

【００１７】請求項５記載の本発明は、冷媒としてハイ
ドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）を、冷凍機油として
分岐型エステル油を用いたスクロール圧縮機である。

【００１８】請求項６記載の本発明は、冷媒としてハイ
ドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）を、冷凍機油として
エーテル油もしくはカーボネート油を用いたスクロール
圧縮機である。

【００１９】請求項７記載の本発明は、冷媒としてハイ
ドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）を、冷凍機油として
ＨＦＣｓ冷媒に対する溶解性が乏しい鉱物油もしくは低
粘度冷凍機油を用いたスクロール圧縮機である。

【００２０】請求項８記載の本発明は、密閉容器の内部
に設けられた、固定スクロールとその固定スクロールに
対して旋回運動する可動スクロールを噛みあわせてなる
圧縮機構と、前記可動スクロールを支えるスラスト軸受
を有する軸受手段と、前記可動スクロールを旋回駆動さ
せるクランク軸と、前記クランク軸に取り付けた回転子
と、前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機と、
前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとを備
え、前記可動スクロールの摺動面の背後又は前記スラス
ト軸受の摺動面の背後の材料に比べて、前記可動スクロ
ールの摺動面と前記スラスト軸受の摺動面の一方又は双
方の材料の方が、潤滑性被膜の形成されやすい材料であ
るスクロール圧縮機である。

【００２１】請求項９記載の本発明は、密閉容器の内部
に設けられた、固定スクロールとその固定スクロールに
対して旋回運動する可動スクロールを噛みあわせてなる
圧縮機構と、前記可動スクロールを間接的に支えるスラ
スト軸受を有する軸受手段と、前記可動スクロールを旋
回駆動させるクランク軸と、前記クランク軸に取り付け
た回転子と、前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電
動機と、前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめ
とを備え、前記可動スクロールの摺動面又は前記スラス
ト軸受の摺動面の材料に比べて、潤滑性被膜の形成され
やすい材料を含む板状部材が、前記可動スクロールと前
記スラスト軸受との間に介在しているスクロール圧縮機
である。

【００２２】請求項１０記載の本発明は、上記潤滑性被
膜は、フッ化被膜が主体であるスクロール圧縮機であ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第一の実施形態におけ
るスクロール圧縮機のスラスト軸受部の要部断面図、図
２は図１に示したスラスト軸受部の平面図、図３はリン
グ状板材（表面）の平面図である。

【００２４】ここで図１から図３に示す本発明のスクロ
ール圧縮機は、図８から図１０で詳述した従来のスクロ
ール圧縮機とスラスト軸受部を除いてほぼ同一の構成で
あり、同一機能部品については同一番号を使用する。し
たがって、従来例と同一の構成および作用の説明は省く
ことにする。

【００２５】可動スクロール２ｂを支えるスラスト軸受
２５、スラスト軸受２５を支承する軸受部品４を密閉容
器１内部の上部に設けている。そして、可動スクロール
２ｂとスラスト軸受２５の間に、回転自在なリング状板
材２６を設置している。このリング状板材２６はアルミ
ニウム−シリコン系のアルミニウム合金４０３２を材料
とし、板厚０．８ｍｍに加工したものである。また、リ
ング状板材２６の外径をスラスト軸受２５の外径に等し
くした。

【００２６】次に、可動スクロール２ｂの軸２ｃを、ク
ランク軸５の端部５ａに設けられた穴部の偏芯軸受６に
挿入し可動スクロール２ｂをクランク軸５により旋回運
動させる。前記軸受部品４には主軸受８、偏芯軸受６、
スラスト軸受２５を潤滑、冷却した潤滑油を排出する排
出口１２が設けられている。クランク軸５には潤滑油を
各軸受部、即ち主軸受８、偏芯軸受６、スラスト軸受２
５へ供給する貫通穴１３を設け、潤滑油を吸い上げるよ
うにしている。２０は可動スクロール２ｂを固定スクロ
ールに対して旋回運動させるための自転防止用のオルダ
ムリング、２１は圧縮機構２へ低圧ガスを吸い込ませる
軸受部品４に設けた吸入口である。

【００２７】本発明のスクロール圧縮機は、冷媒として
塩素を含まないＨＦＣｓ系冷媒のＲ４０７Ｃを、また冷
凍機油にはＨＦＣｓ冷媒に対して相溶性が必要との観点
から分岐型脂肪酸とペンタエリスリトールあるいはその
多量体を原料とした分岐型エステル油（４０℃において
粘度６８mm²/s）を用いている。このＨＦＣｓ冷媒は、
塩素を含まないため極圧剤的潤滑効果が乏しく、また分
岐型エステル油も耐摩擦・耐摩耗特性は鉱物油に比べ非
常に低いものである。このように代替冷媒対応のスクロ
ール圧縮機の摺動は、従来のＨＣＦＣ冷媒系対応の摺動
よりも、過酷な摺動雰囲気条件下で生じることになる。

【００２８】分岐型脂肪酸を原料とした分岐型エステル
油は、エステル基の隣りにあるα炭素（エステル基に近
い方からα、β、γと呼ぶ。）に炭素分岐があるため、
この炭素分岐が立体障害となり、水分子の侵入を妨害す
るため、加水分解が起こりにくい。そのため、加水分解
による冷凍機油の劣化を低くすることが可能である。

【００２９】次に上記構成からなる圧縮機構の作用を説
明する。低圧ガスは吸入管１１より戻り、圧縮機構２に
吸入される。固定スクロール２ａに対して可動スクロー
ル２ｂを自転しないよう公転させながら旋回運動させる
ことにより、固定スクロール２ａと可動スクロール２ｂ
とで形成された複数の圧縮空間が外方から内方へ向かっ
て次第に縮小させられて圧縮が行われる。圧縮されたガ
スは高圧ガスとなる。

【００３０】一方、潤滑油はクランク軸５の貫通口１３
の中を上昇し、偏芯軸受６、スラスト軸受２５、主軸受
８を潤滑、冷却して、油排出口１２から固定子上部へ排
出され、油だめ１０に戻る潤滑サイクルを形成してい
る。

【００３１】このように、可動スクロール２ｂは、圧縮
された高圧ガスによってスラスト軸受２５表面に非常に
大きな力で押しつけられながら小さな旋回運動を行うも
のであるため、可動スクロール２ｂとスラスト軸受２５
の間の摺動は非常に過酷なものとなる。しかしながら、
本実施の形態では、可動スクロール２ｂを支えるスラス
ト軸受２５上に、リング状板材２６を設置し、このリン
グ状板材２６をアルミニウム合金としたものであるた
め、次に述べるような作用を生じる。

【００３２】発明者らは、上記のような構成もしくは手
段によって得られる新事実、作用を以下に述べる実験に
基づき確認した。

【００３３】冷媒（Ｒ４０７Ｃ）および冷凍機油（分岐
型エステル油）の共存雰囲気中で、ディスクｏｎディス
ク方式（下部ディスクを固定、上部ディスクを旋回運
動）の旋回スラスト摩擦摺動試験を行った。すなわち、
固定した下部ディスク試験片に、３．４ｍｍの旋回半径
で９００ｒｐｍの旋回運動を行う上部ディスクを３００
ｋｇの荷重で押し付けて、その際に発生する旋回摺動損
失および摩擦係数μを評価した。スクロール圧縮機の可
動スクロールとスラスト軸受の摺動と同様な摺動を冷媒
／冷凍機油の共存雰囲気中で実験評価したのである。上
部ディスク材にはスクロール圧縮機の可動スクロールの
材料である共晶黒鉛鋳鉄を、下部ディスク材には従来ス
クロール圧縮機のスラスト軸受材に対応したねずみ鋳鉄
ＦＣ２５０、およびリング状板材仕様として炭素工具鋼
ＳＫ５とアルミニウム合金４０３２を用いた。

【００３４】図４に上記実験から得られた旋回摺動損失
および摩擦係数とスラスト軸受仕様／材料の関係を示
す。尚、図４では、各材料における旋回摺動損失を棒グ
ラフで示し、摩擦係数を丸印で示した。同種系鋳鉄材料
どうしの共金摺動となる従来仕様の場合、およびＳＫ５
のリング状板材をスラスト軸受上に設けた場合に比べ、
アルミニウム合金４０３２のリング状板材をスラスト軸
受上に設けた場合には、摺動損失および摩擦係数が著し
く小さくなった。

【００３５】このように、ＨＦＣｓ冷媒／対応冷凍機油
であるＲ４０７Ｃ／分岐型エステル油系の雰囲気中で、
鉄系材料とアルミニウム合金を旋回摺動させた場合に
は、スラスト部での旋回摺動損失が非常に小さくなるこ
とがわかった。なお、スクロール圧縮機の機械損失の中
で最も大きな割合を占めるのがスラスト軸受部での旋回
摺動損失である。

【００３６】次に、発明者らは、冷媒（Ｒ４０７Ｃ）お
よび冷凍機油（分岐酸エステル油）の共存雰囲気中で共
晶黒鉛鋳鉄と摺動されたアルミニウム合金材およびねず
み鋳鉄ＦＣ２５０材の摺動表面をＸＰＳ表面分析した。
その結果、アルミニウム合金の摺動表面には、金属とフ
ッ素の結合ピークが顕著に認められるが、ねずみ鋳鉄Ｆ
Ｃ２５０の摺動表面には、金属とフッ素の結合ピークは
認められないことが解った。このフッ素の結合ピーク
は、金属摺動表面にフッ化被膜が形成されたことを表し
ている。そして、この摺動表面に形成されたフッ化被膜
は、潤滑特性を有しており、摺動特性を向上させる。以
上の結果、冷媒（Ｒ４０７Ｃ）および冷凍機油（分岐酸
エステル油）の共存雰囲気中で共晶黒鉛鋳鉄とアルミニ
ウム合金を摺動させた場合に、潤滑性が向上し、摺動損
失が減少（摩擦係数が減少）したのである。

【００３７】したがって、本実施の形態を採用すること
により、潤滑性の乏しい代替冷媒とそれに対応した冷凍
機油を用いた場合でも、スラスト軸受部での摺動損失を
減少させ、スクロール圧縮機の効率を著しく向上させる
ことが可能となる。

【００３８】なお、本実施の形態では、リング状板材を
回転自在としたが、リング状板材に回転防止用の爪等を
設け回転しない構成としても、また冷媒にＲ４１０Ａ等
の他のＨＦＣｓ冷媒を用いても、同様な効果が得られ
る。さらに、冷媒／冷凍機油に従来のＨＣＦＣ冷媒／鉱
物油を用いる場合にも、本実施の形態を採用することに
より、スラスト軸受部での摺動損失を減少させ、スクロ
ール圧縮機の効率を著しく向上させることは可能であ
る。 （実施の形態２）以下本発明の第２の実施形態について
図面を参照しながら説明する。

【００３９】図５は本発明の第２の実施の形態における
リング状板材の縦断面図である。第１の実施の形態と異
なるのは、リング状板材２７をアルミニウム合金単独で
構成するのでなく、鋼板（冷間圧延鋼板Ｇ３１４１）を
基材２８（裏金）として、その基材２８上にアルミニウ
ム合金層２９を形成した点である。基材２８の板厚は
１．０ｍｍ、アルミニウム合金層２９のコーティング厚
さは０．４ｍｍである。アルミニウム合金層２９の組成
はアルミニウム−シリコン系合金４０３２の組成とし
た。このリング状板材２７を、可動スクロールとスラス
ト軸受の間に、アルミニウム合金層２９が可動スクロー
ル２ｂと接するように、かつ回転自在に設置している。

【００４０】また、本実施の形態では、冷媒としてＲ４
１０Ａを、また冷凍機油にはＨＦＣｓ冷媒に対して相溶
性が必要との観点からエーテル油を用いた。

【００４１】このように、可動スクロール２ｂを支える
スラスト軸受上に、基材２８の上面にアルミニウム合金
層２９をコーティングしたリング状板材２７を設置した
ため、可動スクロール２ｂの共晶黒鉛鋳鉄材は冷媒Ｒ４
１０Ａ／エーテル油の高圧雰囲気中でアルミニウム−シ
リコン系合金と摺動することになる。図４で述べたよう
に、冷媒／冷凍機油共存雰囲気中での共晶黒鉛鋳鉄とア
ルミニウム−シリコン系合金との摺動は、非常に摺動損
失を低くすることができる。したがって、スラスト軸受
部での旋回摺動損失を低くし、スクロール圧縮機の効率
を高めることが可能となる。

【００４２】また、本実施の形態ではエーテル油を用い
ることにより、耐加水分解性を第１の実施の形態のエス
テル油より著しく高めることが可能となり、冷凍機油の
劣化を抑え、潤滑性を初期の高い状態で維持、すなわち
スクロール圧縮機の効率の経時的劣化を抑えることがで
きる。なお、冷凍機油にカーボネート油を用いても同様
な効果が得られることはことは言うまでもない。

【００４３】さらに、リング状板材２７の構成を、基材
２８の上面にアルミニウム合金層２９をコーティングし
た構成としたことによって、量産ラインを用いたリング
状板材２７の量産化が容易となり、作製のコストを低減
することができる。すなわち、非常に長い冷間圧延鋼板
のベルトの上に、溶融させたアルミニウム合金層を連続
的に一定厚さでコーティングすることにより、容易に大
量生産が可能となるのである。なお、アルミニウム合金
層は、アルミニウム合金を成分として含む層であれば同
様な効果を生じる。コーティング方法は、アルミニウム
合金の粉末を塗布後、加熱成形の工法でも、また溶射プ
ロセスを用いた製膜工法でも良い。 （実施の形態３）図６は本発明の第３の実施の形態にお
けるスクロール圧縮機のスラスト軸受け部の要部断面図
である。

【００４４】第１の実施形態と異なるのは、可動スクロ
ール２ｂを支えるスラスト軸受３０上の表面に、アルミ
ニウム合金層３１を溶射プロセスを用いて直接製膜した
点である。アルミニウム合金層３１の膜厚は０．４ｍｍ
である。溶射する際の粉末材料の組成はアルミニウム−
シリコン系合金４０３２の組成とした。

【００４５】また、本実施の形態では、冷媒としてＲ４
０７Ｃを、また冷凍機油にはＨＦＣｓ冷媒に対して溶解
性は低いが低粘度化によって冷凍機油の流動性を高めた
アルキルベンゼン油を用いた。

【００４６】このように、可動スクロール２ｂの旋回運
動をスラスト軸受３０上の上面に形成したアルミニウム
合金層３１で支える構成としたため、可動スクロール２
ｂの共晶黒鉛鋳鉄材は冷媒／冷凍機油の高圧雰囲気中で
アルミニウム−シリコン系合金と摺動することになる。
したがって、前述のように、冷媒／冷凍機油共存雰囲気
中での共晶黒鉛鋳鉄とアルミニウム−シリコン系合金と
の摺動は、非常に摺動損失が低いため、スラスト軸受部
での旋回摺動損失を低くし、スクロール圧縮機の効率を
高めることが可能となる。

【００４７】また、本実施の形態ではアルキルベンゼン
油を用いることにより、耐加水分解性を第１の実施の形
態のエステル油より著しく高めることが可能となり、冷
凍機油の劣化を抑え、潤滑性を初期の高い状態で維持、
すなわちスクロール圧縮機の効率の経時的劣化を抑える
ことができる。又、低粘度化（４０℃において，粘度８
mm²/s）したアルキルベンゼン油を用いるため、一層、
摺動摩擦損失を低下させることが可能となる。なお、冷
凍機油に低粘度鉱物油（４０℃において，粘度８mm²/
s）を用いても同様な効果が得られることはことは言う
までもない。

【００４８】さらに、スラスト軸受３０上に直接アルミ
ニウム合金層３１を溶射プロセスを用いて形成するた
め、前述の実施の形態に比べリング状板材の作製、スラ
スト軸受３０上へのリング状板材の台座加工、スラスト
軸受３０表面の高精度表面粗さ加工などが不要となる。
スラスト軸受３０上にアルミニウム合金粉末を溶射する
だけでよい。このように、工法上非常に容易に低摺動損
失スラスト軸受が作製できる。すなわち、量産を容易に
しかも低コストで行うことができる。 （実施の形態４）図７は本発明の他の実施の形態におけ
るスクロール圧縮機のスラスト軸受け部の要部断面図で
ある。

【００４９】第３の実施形態と異なるのは、ねずみ鋳鉄
材ＦＣ２５０から成るスラスト軸受３２によって支えら
れる共晶黒鉛鋳鉄材から成る可動スクロール２ｂのスラ
スト軸受と接触する面にアルミニウム合金層３３を溶射
プロセスを用いて直接製膜した点である。アルミニウム
合金層３３の膜厚は約０．４ｍｍである。溶射する際の
粉末材料の組成はアルミニウム−シリコン系合金４０３
２の組成である。

【００５０】本実施の形態では、ＦＣ２５０のスラスト
軸受３２によって、可動スクロール２ｂの表面に形成し
たアルミニウム合金層３３の旋回運動を支持する構成と
したため、可動スクロール２ｂの表面に形成したアルミ
ニウム−シリコン系合金は、冷媒／冷凍機油の高圧雰囲
気中で鋳鉄材と摺動することになる。したがって、前述
のように、冷媒／冷凍機油共存雰囲気中での摺動試験結
果と同様に非常に摺動損失が低くなり、ラスト軸受部で
の旋回摺動損失を低くし、スクロール圧縮機の効率を高
めることが可能となる。

【００５１】さらに、可動スクロール２ｂの表面上に直
接アルミニウム合金層３３を溶射プロセスを用いて形成
するため、前述の第３の実施の形態と同様に、工法上非
常に容易に低摺動損失スラスト軸受が作製できる。すな
わち、量産を容易にしかも低コストで行うことができ
る。

【００５２】以上のように上記実施の形態によれば、鋳
鉄系材料から成る可動スクロールの旋回摺動をアルミニ
ウム合金のスラスト軸受面で支持するため、もしくは鋳
鉄系材料を含むスラスト軸受面で摺動表面にアルミニウ
ム合金を形成した可動スクロールの旋回摺動を支持する
ため、潤滑性の乏しい代替冷媒とそれに対応した冷凍機
油を用いた場合でも、スラスト軸受部での摺動損失を減
少させ、スクロール圧縮機の効率を著しく向上させるこ
とが可能となる。

【００５３】尚、上記実施の形態では、基材上のアルミ
ニウム合金層が可動スクロールと接するように形成され
ている場合について説明したが、これに限らず例えば、
基材上のアルミニウム合金層がスラスト軸受と接するよ
うに形成されていても良い。

【００５４】又、上記実施の形態では、アルミニュウム
合金を用いた場合について説明したが、これに限らず例
えば、可動スクロールの摺動面の背後又はスラスト軸受
の摺動面の背後の材料に比べて、前記可動スクロールの
摺動面と前記スラスト軸受の摺動面の一方又は双方の材
料の方が、潤滑性被膜のより形成されやすい材料である
と言う構成でも勿論良い。

【００５５】又、上記実施の形態では、アルミニュウム
合金を用いた場合について説明したが、これに限らず例
えば、可動スクロールの摺動面又は前記スラスト軸受の
摺動面の材料に比べて、潤滑性被膜のより形成されやす
い材料を含む板状部材が、前記可動スクロールと前記ス
ラスト軸受との間に介在している構成であっても勿論良
い。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、可動スクロールとスラスト軸受との間における
摺動損失を従来に比べてより一層低減出来ると言う長所
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるスクロール
圧縮機のスラスト軸受部の要部縦断面図

【図２】同実施の形態のスラスト軸受部の平面図

【図３】同実施の形態のリング状板材の平面図

【図４】冷媒／冷凍機油の共存雰囲気中での摩擦摺動試
験結果を表す図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるリング状板
材の縦断面図

【図６】本発明の第３の実施の形態におけるスクロール
圧縮機のスラスト軸受部の要部縦断面図

【図７】本発明の第４の実施の形態におけるスクロール
圧縮機のスラスト軸受部の要部縦断面図

【図８】従来のスクロール圧縮機の縦断面図

【図９】同従来例のスラスト軸受部の要部縦断面図

【図１０】同従来例のスラスト軸受部の平面図

【符号の説明】

２…圧縮機構 ２ａ…固定スクロール ２ｂ…可動スクロール ３、２５、３０、３２…スラスト軸受 ４…軸受部品 ８…主軸受 ２６、２７…リング状板材 ２９、３１、３３…アルミニウム合金層 ２８…基材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新宅 秀信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器の内部に設けられた、固定スク
   ロールとその固定スクロールに対して旋回運動する鋳鉄
   系材料を含む可動スクロールを噛みあわせてなる圧縮機
   構と、前記可動スクロールを支えるスラスト軸受と、軸
   受部品を具備し、さらに前記可動スクロールを旋回駆動
   させるクランク軸と、前記クランク軸に取り付けた回転
   子と、前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機
   と、前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとを
   それぞれ設け、前記可動スクロールを支えるスラスト軸
   受上にリング状板材を設置し、そのリング状板材をアル
   ミニウム合金としたことを特徴とするスクロール圧縮
   機。
2. 【請求項２】 密閉容器の内部に設けられた、固定スク
   ロールとその固定スクロールに対して旋回運動する鋳鉄
   系材料を含む可動スクロールを噛みあわせてなる圧縮機
   構と、前記可動スクロールを支えるスラスト軸受と、軸
   受部品を具備し、さらに前記可動スクロールを旋回駆動
   させるクランク軸と、前記クランク軸に取り付けた回転
   子と、前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機
   と、前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとを
   それぞれ設け、前記可動スクロールを支えるスラスト軸
   受上にリング状板材を設置し、前記リング状板材を基材
   とその基材上に形成したアルミニウム合金を主としたコ
   ーティング層とで構成したことを特徴とするスクロール
   圧縮機。
3. 【請求項３】 密閉容器の内部に設けられた、固定スク
   ロールとその固定スクロールに対して旋回運動する鋳鉄
   系材料を含む可動スクロールを噛みあわせてなる圧縮機
   構と、前記可動スクロールを支えるスラスト軸受と、軸
   受部品を具備し、さらに前記可動スクロールを旋回駆動
   させるクランク軸と、前記クランク軸に取り付けた回転
   子と、前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機
   と、前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとを
   それぞれ設け、前記可動スクロールを支えるスラスト軸
   受上にアルミニウム合金を主としたコーティング層を形
   成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 密閉容器の内部に、固定スクロールとそ
   の固定スクロールに対して旋回運動する鋳鉄系材料を含
   む可動スクロールを噛みあわせてなる圧縮機構と、前記
   可動スクロールを支える鋳鉄系材料を含むスラスト軸受
   と、軸受部品を具備し、さらに前記可動スクロールを旋
   回駆動させるクランク軸と、前記クランク軸に取り付け
   た回転子と、前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電
   動機と、前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめ
   とをそれぞれ設け、前記可動スクロールのスラスト軸受
   と接触する面にアルミニウム合金を主としたコーティン
   グ層を形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 冷媒としてハイドロフルオロカーボン
   （ＨＦＣｓ）を、冷凍機油として分岐型エステル油を用
   いた請求項１〜４の何れか一つに記載のスクロール圧縮
   機。
6. 【請求項６】 冷媒としてハイドロフルオロカーボン
   （ＨＦＣｓ）を、冷凍機油としてエーテル油もしくはカ
   ーボネート油を用いた請求項１〜４の何れか一つに記載
   のスクロール圧縮機。
7. 【請求項７】 冷媒としてハイドロフルオロカーボン
   （ＨＦＣｓ）を、冷凍機油としてＨＦＣｓ冷媒に対する
   溶解性が乏しい鉱物油もしくは低粘度冷凍機油を用いた
   請求項１〜４の何れか一つに記載のスクロール圧縮機。
8. 【請求項８】 密閉容器の内部に設けられた、固定スク
   ロールとその固定スクロールに対して旋回運動する可動
   スクロールを噛みあわせてなる圧縮機構と、 前記可動スクロールを支えるスラスト軸受を有する軸受
   手段と、 前記可動スクロールを旋回駆動させるクランク軸と、 前記クランク軸に取り付けた回転子と、 前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機と、 前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとを備
   え、 前記可動スクロールの摺動面の背後又は前記スラスト軸
   受の摺動面の背後の材料に比べて、前記可動スクロール
   の摺動面と前記スラスト軸受の摺動面の一方又は双方の
   材料の方が、潤滑性被膜の形成されやすい材料であるこ
   とを特徴とするスクロール圧縮機。
9. 【請求項９】 密閉容器の内部に設けられた、固定スク
   ロールとその固定スクロールに対して旋回運動する可動
   スクロールを噛みあわせてなる圧縮機構と、 前記可動スクロールを間接的に支えるスラスト軸受を有
   する軸受手段と、 前記可動スクロールを旋回駆動させるクランク軸と、 前記クランク軸に取り付けた回転子と、 前記密閉容器に取り付けた固定子を含む電動機と、 前記密閉容器の内部に潤滑油を貯蔵する油だめとを備
   え、前記可動スクロールの摺動面又は前記スラスト軸受
   の摺動面の材料に比べて、潤滑性被膜の形成されやすい
   材料を含む板状部材が、前記可動スクロールと前記スラ
   スト軸受との間に介在していることを特徴とするスクロ
   ール圧縮機。
10. 【請求項１０】 前記潤滑性被膜は、フッ化被膜が主体
    であることを特徴とする請求項８又は９記載のスクロー
    ル圧縮機。