JP2008088847A - Scroll type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスクロール型圧縮機に関する。 The present invention relates to a scroll compressor.
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。 In general, a scroll compressor has a fixed scroll fixed to a housing, and a movable scroll that is disposed opposite to the fixed scroll and revolves with respect to the fixed scroll by a rotation shaft. The fixed scroll and the movable scroll. And compresses the fluid. The movable scroll receives a force in the thrust direction due to a pressure difference between the pressure on the back surface of the movable scroll and the pressure of the fluid to be compressed, and the force in the thrust direction is supported by a thrust bearing.
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を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、焼き付き等を起こしやすい。 Since the orbiting scroll revolves, the sliding speed when the thrust bearing is used in a scroll compressor is smaller than the sliding speed when the thrust bearing is used in a device that rotates. For this reason, it is difficult to form a lubricating oil film on the sliding surface, and seizure or the like is likely to occur.
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。 In particular, in a compressor used in a refrigeration cycle using a carbon dioxide refrigerant, since the pressure of the refrigerant to be compressed is high, the force in the thrust direction also increases, and the formation of an oil film on the sliding surface of the thrust bearing is a more important issue. Become.
自動車用の二酸化炭素冷媒を使用したスクロール型圧縮機には、プレーン平板からなる一対の摺動面を備えたスラスト軸受を有しているものがあり、その摺動面に過大な荷重が発生すると、摺動面間の油膜が破壊されて、焼付きが生じるという問題がある。 Some scroll compressors using carbon dioxide refrigerant for automobiles have a thrust bearing with a pair of sliding surfaces made of plain flat plates, and an excessive load is generated on the sliding surfaces. There is a problem that the oil film between the sliding surfaces is broken and seizure occurs.
従来、摺動面に種々の工夫を施したスクロール型圧縮機が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, scroll-type compressors having various devices on the sliding surface have been proposed.
例えば、可動スクロールの摺動面と固定された摺動面とからなるスラスト軸受を備えるスクロール型圧縮機において、可動スクールの軸の背面に圧力をかけて、摺動面が受ける荷重を低減する背圧機構が提案されているが、この機構は制御が複雑であり、コストアップにもつながる。 For example, in a scroll compressor having a thrust bearing composed of a sliding surface of a movable scroll and a fixed sliding surface, a pressure is applied to the back surface of the shaft of the movable school to reduce the load applied to the sliding surface. A pressure mechanism has been proposed, but this mechanism is complicated to control and leads to an increase in cost.
また特許文献1には、可動スクロールを支えるスラスト軸受面に、複数のテーパーランド軸受機構が形成されたスクロール型圧縮機において、テーパーランド軸受機構には、旋回方向に傾斜をつけたテーパ部と一定高さのランド部が多数円形状に形成されていることが開示されている。 Further, in Patent Document 1, in a scroll compressor in which a plurality of tapered land bearing mechanisms are formed on a thrust bearing surface that supports a movable scroll, the tapered land bearing mechanism includes a tapered portion inclined in a turning direction and a constant portion. It is disclosed that a large number of land portions are formed in a circular shape.
特許文献1に記載のスクロール型圧縮機は、スラスト軸受の摺動面において、くさび効果により油膜を発生させようとするものであるが、圧縮機の起動時又は液バック時に生じる境界又は混合潤滑領域での耐摩耗性を確保するための軸受部の材料・熱処理に関する記載はない。 The scroll type compressor described in Patent Document 1 is intended to generate an oil film due to the wedge effect on the sliding surface of the thrust bearing. There is no description about the material and heat treatment of the bearing part to ensure the wear resistance.
本発明は、上記問題点を解決することを課題とし、制御が容易であり、コストが低く、スラスト軸受が、境界又は混合潤滑領域で使用されても、軸受摺動面の摩耗量が少なく、性能低下が実質的に生じない軸受の材料から形成されているスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems, is easy to control, is low in cost, and even when a thrust bearing is used in a boundary or mixed lubrication region, the amount of wear on the bearing sliding surface is small, It is an object of the present invention to provide a scroll compressor formed of a bearing material that does not substantially cause a performance degradation.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、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)に対して旋回することで流体を圧縮する可動スクロール(32)とを備えた、スクロール型圧縮機において、上記可動スクロール(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)は、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)とを有し、上記一方の摺動面(100)又は上記他方の摺動面(101)は、上記可動スクロール(32)に固定されており、上記一方の摺動面(100)及び上記他方の摺動面(101)それぞれは、鋼材から形成されており、且つ両摺動面(100、101)における表面近傍の残留オーステナイト量が5体積%以上であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a fixed scroll (38) and a movable scroll (32) that compresses fluid by rotating with respect to the fixed scroll (38) by a rotating shaft (21). ) Having a thrust bearing (53) that receives the axial force received by the movable scroll (32), and the thrust bearing (53) has one sliding surface (100). ) And the other sliding surface (101) facing the one sliding surface (100), the one sliding surface (100) or the other sliding surface (101) Fixed to the movable scroll (32), each of the one sliding surface (100) and the other sliding surface (101) is made of steel, and both sliding surfaces (100, 101). Residual oxygen near the surface Wherein the austenite amount is 5 vol% or more.
これにより、一対の摺動面(100、101)それぞれにおける表面の耐摩耗性が高められるので、スラスト軸受(53)が、境界又は混合潤滑領域で使用されても、摺動面(100、101)の摩耗量が少なく、スクロール型圧縮機は性能低下が実質的に生じない。またこのスクロール型圧縮機によれば、制御が複雑になることもなく、コストも高くはない。 Thereby, since the wear resistance of the surface in each of a pair of sliding surfaces (100, 101) is improved, even if a thrust bearing (53) is used in a boundary or a mixed lubrication area, the sliding surfaces (100, 101). ) Wear amount is small, and the scroll compressor does not substantially deteriorate in performance. Further, according to this scroll compressor, the control is not complicated and the cost is not high.
本明細書において、「性能低下が実質的に生じない」とは、摺動面(100、101)に摩耗が生じたとしても、その摩耗量が軽微であり、スクロール型圧縮機の性能には影響が及ばないことを意味する。 In the present specification, “substantially no performance degradation” means that even if the sliding surfaces (100, 101) are worn, the amount of wear is slight. It means no effect.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記スラスト軸受(53)は、溝(85)に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の受圧部(83)を有する一方の摺動面(100)と、該一方の摺動面(100)における上記受圧部(83)と対向する部分が、実質的に平坦な他方の摺動面(101)とを有し、上記受圧部(83)は、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)とを有しており、上記一方の摺動面(100)における表面粗さの標準偏差σ1と、上記他方の摺動面(101)における表面粗さの標準偏差σ2とが、それぞれ0.08μm以下であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the thrust bearing (53) has a plurality of floating island-shaped pressure receiving portions (83) surrounded by the groove (85) and independent of each other. The sliding surface (100) of the first sliding surface (100) and the portion facing the pressure receiving portion (83) of the one sliding surface (100) have the other substantially flat sliding surface (101), The pressure receiving portion (83) has a sag portion (83b) formed at the peripheral edge of the pressure receiving portion (83) and a flat portion (83a) inside the sag portion (83b). The standard deviation σ1 of the surface roughness on the sliding surface (100) and the standard deviation σ2 of the surface roughness on the other sliding surface (101) are each 0.08 μm or less.
これにより、溝(85)に囲まれた浮島形状の受圧部(83)には、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り、且つ一対の摺動面(100、101)それぞれにおける表面粗さが小さいので、境界又は混合潤滑領域で使用されても、摺動面(100、101)の摩耗量が少なく、焼き付き防止性が高められており、スクロール型圧縮機は性能低下が実質的に生じない。 As a result, an oil film is easily formed on the floating island-shaped pressure receiving portion (83) surrounded by the groove (85), and it is easy to form a fluid lubrication state, and the pair of sliding surfaces (100, 101). Since the surface roughness of each is small, the wear amount of the sliding surface (100, 101) is small even when used in the boundary or the mixed lubrication region, and the anti-seizure property is enhanced, and the scroll type compressor is deteriorated in performance. Substantially does not occur.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、スラスト軸受(53)の摺動面(100、101)に潤滑油を含む流体を供給し、上記他方の摺動面(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。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a fluid containing lubricating oil is supplied to the sliding surfaces (100, 101) of the thrust bearing (53), and the other sliding surface is provided. The sliding speed of the pressure receiving part (83) with respect to (101) becomes 0.5 m / sec or more, and a load with an average surface pressure of 0.5 to 20 MPa is applied to the pressure receiving part (83). It is used in a state where the viscosity is 0.1 to 10 cst.
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と共に、起動時又は液バック時に、境界又は混合潤滑により摺動面(100、101)に生じる摩耗が低減される。 Thereby, the fluid lubrication state of the thrust bearing (53) is ensured, and wear generated on the sliding surface (100, 101) due to the boundary or mixed lubrication at the time of start-up or liquid back is reduced.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、上記一方の摺動面(100)及び上記他方の摺動面(101)それぞれは、残留オーステナイト量が5体積%以上である領域が、表面から10マイクロメートル以上の深さに亘っていることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the one sliding surface (100) and the other sliding surface (101) has a retained austenite amount. Is characterized by extending over a depth of 10 micrometers or more from the surface.
これにより、スラスト軸受(53)の一対の摺動面(100、101)それぞれは、その表面から所定の深さまでの領域に、耐摩耗性が向上した部分が形成されるので、スラスト軸受(53)が、境界又は混合潤滑領域で使用されて、摺動面(100、101)に摩耗が生じても、スラスト軸受(53)の機能が、所定の期間に亘り、確実に維持され続ける。 Thus, each of the pair of sliding surfaces (100, 101) of the thrust bearing (53) has a portion with improved wear resistance in a region from the surface to a predetermined depth, so that the thrust bearing (53 ) Is used in the boundary or mixed lubrication region, and even if the sliding surfaces (100, 101) wear, the function of the thrust bearing (53) continues to be reliably maintained for a predetermined period.
請求項5に記載の発明は、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)に対して旋回することで流体を圧縮する可動スクロール(32)とを備えた、スクロール型圧縮機において、上記可動スクロール(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)は、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)とを有し、上記一方の摺動面(100)又は上記他方の摺動面(101)は、上記可動スクロール(32)に固定されており、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、且つ両摺動面(100、101)のビッカース硬度差が500HV以上であることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a scroll comprising a fixed scroll (38) and a movable scroll (32) that compresses fluid by turning with respect to the fixed scroll (38) by a rotating shaft (21). The type compressor has a thrust bearing (53) that receives the axial force received by the movable scroll (32), and the thrust bearing (53) includes one sliding surface (100) and the one sliding surface. The other sliding surface (101) facing the moving surface (100), and the one sliding surface (100) or the other sliding surface (101) is fixed to the movable scroll (32). The hardness of the other sliding surface (101) is higher than that of the one sliding surface (100), and the difference in Vickers hardness between both sliding surfaces (100, 101) is 500 HV or more. It is characterized by.
これにより、一対の摺動面(100、101)それぞれにおける表面の耐摩耗性が高められるので、スラスト軸受(53)が、境界又は混合潤滑領域で使用されても、摺動面(100、101)の摩耗量が少なく、スクロール型圧縮機は性能低下が実質的に生じない。またこのスクロール型圧縮機によれば、制御が複雑になることもなく、コストも高くはない。 Thereby, since the wear resistance of the surface in each of a pair of sliding surfaces (100, 101) is improved, even if a thrust bearing (53) is used in a boundary or a mixed lubrication area, the sliding surfaces (100, 101). ) Wear amount is small, and the scroll compressor does not substantially deteriorate in performance. Further, according to this scroll compressor, the control is not complicated and the cost is not high.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、上記スラスト軸受(53)は、溝(85)に囲まれて互いに独立した浮島形状の複数の受圧部(83)を有する一方の摺動面(100)と、該一方の摺動面(100)における上記受圧部(83)と対向する部分が、実質的に平坦な他方の摺動面(101)とを有し、上記受圧部(83)は、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)とを有しており、上記一方の摺動面(100)における表面粗さの標準偏差σ1と、上記他方の摺動面(101)における表面粗さの標準偏差σ2とが、それぞれ0.08μm以下であることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the thrust bearing (53) has a plurality of floating island-shaped pressure receiving portions (83) surrounded by the groove (85) and independent of each other. The sliding surface (100) of the first sliding surface (100) and the portion facing the pressure receiving portion (83) of the one sliding surface (100) have the other substantially flat sliding surface (101), The pressure receiving portion (83) has a sag portion (83b) formed at the peripheral edge of the pressure receiving portion (83) and a flat portion (83a) inside the sag portion (83b). The standard deviation σ1 of the surface roughness on the sliding surface (100) and the standard deviation σ2 of the surface roughness on the other sliding surface (101) are each 0.08 μm or less.
これにより、溝(85)に囲まれた浮島形状の受圧部(83)には、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り、且つ一対の摺動面(100、101)それぞれにおける表面粗さが小さいので、境界又は混合潤滑領域で使用されても、摺動面(100、101)の摩耗量が少なく、焼き付き防止性が高められており、スクロール型圧縮機は性能低下が実質的に生じない。 As a result, an oil film is easily formed on the floating island-shaped pressure receiving portion (83) surrounded by the groove (85), and it is easy to form a fluid lubrication state, and the pair of sliding surfaces (100, 101). Since the surface roughness of each is small, the wear amount of the sliding surface (100, 101) is small even when used in the boundary or the mixed lubrication region, and the anti-seizure property is enhanced, and the scroll type compressor is deteriorated in performance. Substantially does not occur.
請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載の発明において、スラスト軸受(53)の摺動面(100、101)に潤滑油を含む流体を供給し、前記他方の摺動面(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。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 5 or 6, wherein a fluid containing lubricating oil is supplied to the sliding surfaces (100, 101) of the thrust bearing (53), and the other sliding surface is provided. The sliding speed of the pressure receiving part (83) with respect to (101) becomes 0.5 m / sec or more, and a load with an average surface pressure of 0.5 to 20 MPa is applied to the pressure receiving part (83). It is used in a state where the viscosity is 0.1 to 10 cst.
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と共に、起動時又は液バック時に、境界又は混合潤滑により他方の摺動面(101)に生じる摩耗が低減される。 Thereby, the fluid lubrication state of the thrust bearing (53) is ensured, and wear generated on the other sliding surface (101) due to the boundary or mixed lubrication at the time of start-up or liquid back is reduced.
請求項8に記載の発明は、請求項5から7のいずれか一項に記載の発明において、他方の摺動面(101)は、焼入れ処理又は成膜処理により硬度が高められていることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 5 to 7, wherein the other sliding surface (101) is increased in hardness by quenching or film formation. Features.
これにより、他方の摺動面(101)は、その表面の硬度を効果的に高めることができる。 Thereby, the other sliding surface (101) can effectively increase the hardness of the surface.
請求項9に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、他方の摺動面(101)の硬度が、一方の摺動面(100)よりも高く、且つ両摺動面(100、101)のビッカース硬度差が500HV以上であることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the hardness of the other sliding surface (101) is higher than that of the one sliding surface (100), and The difference in Vickers hardness between both sliding surfaces (100, 101) is 500 HV or more.
これにより、請求項5から8に記載の発明と同様の効果が奏される。 Thus, the same effects as those of the fifth to eighth aspects of the invention can be achieved.
請求項10に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、一方の摺動面(100)及び他方の摺動面(101)それぞれは、鋼材から形成されており、且つ両摺動面(100、101)における表面近傍の残留オーステナイト量が5体積%以上であることを特徴とする。
The invention according to
これにより、請求項1から4に記載の発明と同様の効果が奏される。 Thus, the same effect as that of the first to fourth aspects of the invention can be achieved.
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。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態につき、図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1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。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a scroll compressor 11 in the present embodiment. Hereinafter, a compressor for a hot water heater used in a refrigeration circuit using carbon dioxide refrigerant and the pressure of discharged carbon dioxide exceeding the critical pressure will be described as an example, but the present invention is not limited to this. Absent.
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。
The scroll compressor 11 in this embodiment is a hermetic electric compressor in which an
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。
The sealed
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The fixed
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の内周面に焼き嵌めなどの固定手段によって固定されている。
The middle housing 15 has a three-stage cylindrical shape that gradually increases in diameter from the
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2(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。
The
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。
On the end surface on the side of the movable scroll 32 (hereinafter referred to as a disc portion scroll side end surface 15e) of the
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。
A
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。
The
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。
A
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。
The
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。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged into the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The oil separated by the
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。
The high-pressure
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。
The oil stored in the high-pressure
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おり、この入口は、オイル通路69の他の部位よりも大きな断面積となるように座ぐりが設けられている。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。
The inlet of the
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。
The oil stored in the high-pressure
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。
The oil guided to the space between the end portion of the
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。
The oil that has passed through the
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。
The oil stored in the low-pressure
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。
In the
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。
The outlet of the
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。
On the other hand, the oil that has flowed into the
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。
The
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。
The oil that has reached the scroll housing 31 is supplied to the sliding surfaces of the
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。
Next, the thrust bearing 53 of the present invention will be described. The
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2に示すような略円形の凹凸が形成されている。
The
尚、図2(a)は、図1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1のA−A断面図であり、図2(b)は図2(a)を略円形の凹凸面の断面が見えるように切ったB−B断面図であり、図2(c)は図2(a)中符号Gで示す部位の拡大図である。尚、図2(a)及び後述する図4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2(a)及び図4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2(a)及び図4上にその位置を示してある。
2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 so that the end surface of the
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2(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2(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。
The substantially circular concave / convex concave portion is constituted by a plurality of
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2(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。
Between the plurality of
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。
In the present embodiment, since the
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。
The
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3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。
With the above configuration, the oil retained in the
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。 Next, the thrust bearing 53 of this embodiment will be further described below.
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。
As shown in FIG. 5, the
上述したように、一方の摺動面100には、図2(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。
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。
As described above, on one sliding
In FIG. 5, the
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。
In this specification, “substantially flat” means mixing of the lubricant oil and the refrigerant interposed between the
図5に示すように、受圧部83における他方の摺動面101側の面は、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の周縁部分に設けられている。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。
As shown in FIG. 5, the surface on the other sliding
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。しかし、スクロール型圧縮機11の起動時又は液バック時等には、境界又は混合潤滑が生じる場合がある。
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。
One sliding
The liquid back is a phenomenon in which the liquid refrigerant is sucked into the scroll compressor 11 together with the gaseous refrigerant from the
一方の摺動面100及び他方の摺動面101それぞれは、表面粗さを有しており、両摺動面100、101間に存在する油膜の厚さは、両摺動面100、101の表面粗さに対応して変化している。
Each of the sliding
摺動面100、101における表面粗さが大きいと、形成しうる油膜厚さに対し表面粗さの大きさが勝って、摺動面同士の接触が生じ易くなる。
この観点から、一方の摺動面100の平坦部83aにおける表面粗さの標準偏差をσ1と、他方の摺動面101における表面粗さの標準偏差をσ2とは、それぞれ0.08μm以下であることが好ましい。
When the surface roughness of the sliding
From this viewpoint, the standard deviation of the surface roughness at the
摺動面100,101の初期における表面粗さの標準偏差σ1、σ2が、0.08μmより大きい場合には、なじみ運転を行うことにより、表面粗さの標準偏差σ1、σ2を0.08μm以下、好ましくは0.04μm以下に低下させた上で、スクロール型圧縮機11を使用することが好ましい。通常、なじみ運転後における表面粗さの標準偏差σ1、σ2の下限値は、約0.015μmであることから、少なくともなじみ運転後には、標準偏差σ1、σ2が0.015〜0.04μmであることが好ましい。
When the standard deviations σ1 and σ2 of the initial surface roughness of the sliding
受圧部83は、その直径が公転半径eに対して、上述した関係を有していることが好ましい。また受圧部83におけるダレ部83bの長さを、平坦部83aの中心を通る仮想線に沿って測定した長さは、受圧部83の半径に対して、好ましくは5〜98%であり、更に好ましくは30〜50%であることが、上記混合流体にくさび効果を効果的に発生させる上で好ましい。
It is preferable that the
受圧部83同士の間隔は、その中心間の長さが、受圧部83の直径に対して、スクロール側プレート53aの周方向においては、好ましくは200〜500%である。また、スクロール側プレート53aの径方向においては、好ましくは200〜500%である。
The distance between the
スラスト軸受53は、一方の摺動面100及び他方の摺動面101それぞれが、鋼材から形成されている。つまり、スクロール側プレート53a及びハウジング側プレート53bそれぞれが、この鋼材から形成されている。
In the
この両摺動面100、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、冷間圧延鋼板材、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。
Examples of the steel material that forms the sliding
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が好ましい。また、冷間圧延鋼板材としては、SPCC,SPCD、SPCE、SPCENが好ましい。 More specifically, SUJ2, SUJ3 and SUJ4 are preferable as the high carbon chromium bearing steel. Moreover, as a carbon steel material for machine structures, SCr415, SCr420, SCr440, SCM415, SCM420, SNCM420, SCM435, SCM440SNCM630 are preferable. Moreover, as a cold-rolled steel plate material, SPCC, SPCD, SPCE, and SPCEN are preferable.
また、両摺動面100、101を形成する鋼材は、鋼のFe−C状態の一つであるオーステナイト相を有している。オーステナイト相は、両摺動面100、101の表面近傍に、多数の結晶粒として存在しており、他に存在するFe−C状態の相(例えば、マルテンサイト相)間に分散していることが好ましい。このオーステナイト相は、鋼材料の焼き入れ後にマルテンサイト化していない、いわゆる残留オーステナイトである。
両摺動面100、101の表面近傍において、オーステナイト相以外の他のFe−C状態は、主としてマルテンサイト相であることが好ましい。
Moreover, the steel material which forms both sliding
In the vicinity of the surfaces of both sliding
上述した鋼材は、オーステナイト相生成元素として、C,N,Mn、Ni又はPdからなる群から選択した一つ又は複数の元素を有していることが好ましい。鋼材中のオーステナイト相生成元素濃度を調整することにより、所定の残留オーステナイト量を得ることができる。 The steel material described above preferably has one or more elements selected from the group consisting of C, N, Mn, Ni, or Pd as the austenite phase forming element. A predetermined amount of retained austenite can be obtained by adjusting the austenite phase-forming element concentration in the steel material.
本実施形態のスラスト軸受53は、両摺動面100、101の表面近傍にオーステナイト相が分散していることにより、該摺動面における摩耗量が低減する。理由は以下の通りである。
スラスト軸受53が、起動時又は液バック時に、境界又は混合潤滑領域で使用されることにより、両摺動面100、101同士が部分的又は全面的に接触し、該接触している部分のオーステナイト相が速やかに加工硬化する。この加工硬化は、オーステナイト相の結晶粒の一部分で生じる。その結果、結晶粒において、硬化した部分が摩耗しにくくなると共に、該部分周囲の加工硬化していないオーステナイト相がクッションとなり、該摺動面100,101の摩耗が防止される。
In the thrust bearing 53 of the present embodiment, the austenite phase is dispersed in the vicinity of the surfaces of the sliding
When the
また、両摺動面100、101間に、摩耗粉等の異物が侵入して、境界又は混合潤滑が生じた場合にも、該摺動面100、101それぞれには、同様の摩耗防止効果が奏される。
In addition, even when foreign matter such as wear powder enters between the sliding
両摺動面100、101における表面近傍の残留オーステナイト量は5体積%以上であり、好ましくは5〜40体積%であり、更に好ましくは5〜20体積%である。
The amount of retained austenite in the vicinity of the surfaces of both sliding
残留オーステナイト量が5体積%以上であることにより、両摺動面100、101における摩耗量が効果的に低減される。両摺動面100、101は、スクロール型圧縮機11の使用により、該摺動面の温度が上昇したり、該摺動面に応力が働くことにより、残留オーステナイト量が変化する場合がある。従って、両摺動面100、101における表面近傍の残留オーステナイト量は、スクロール型圧縮機11の製造時において、スクロール型圧縮機11の全使用期間に亘って、5体積%以上となる値に設定しておく。
When the amount of retained austenite is 5% by volume or more, the amount of wear on both sliding
一方、残留オーステナイト量が40体積%以上であると、両摺動面100、101の硬度が低下して、逆に摩耗量が増加するため好ましくない。これは、オーステナイト相が、主たるマルテンサイト相よりも硬度が低いためである。
On the other hand, if the amount of retained austenite is 40% by volume or more, the hardness of both sliding
一方の摺動面100及び他方の摺動面101それぞれは、残留オーステナイト量が5体積%以上である領域が、表面から10μm以上、好ましくは10〜200μmの深さに亘っている。更には、残留オーステナイト量が5体積%以上である領域は、スクロール側プレート53a及びハウジング側プレート53bそれぞれの全体に亘っていても良い。
Each of the sliding
例えば、スクロール型圧縮機11を使用する前に、慣らし運転を行う場合には、該慣らし運転後の状態において、一方の摺動面100及び他方の摺動面101それぞれは、残留オーステナイト量が5体積%以上である領域が、表面から10μm以上であることが好ましい。
For example, when running-in is performed before the scroll compressor 11 is used, the amount of retained austenite is 5 in each of the sliding
両摺動面100,101それぞれにおける残留オーステナイト量の測定は、公知の方法を用いることができる。例えば、X線測定により得られるα(フェライト)相とγ(オーステナイト)相のピーク比から求めることができる。
A known method can be used to measure the amount of retained austenite on each of the sliding
表面近傍に、上述した範囲の残留オーステナイト量を有する両摺動面100,101それぞれを得るには、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。該熱処理条件としては、公知の条件を用いることもできる。
In order to obtain both sliding
上記各処理は、まず、スクロール側プレート53a及びハウジング側プレート53bそれぞれを、鋼材から機械加工により所定の寸法を有する形状に加工した後に行い、その後更に仕上げ加工を行うことが好ましい。
Each of the above processes is preferably performed after each of the
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。 As said carburizing process, well-known methods, such as a solid carburizing process, a liquid carburizing process, a gas carburizing process, and a vacuum carburizing process, are mentioned.
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。該浸窒処理後の摺動面100,101における上記表面近傍の窒素濃度は、上述した範囲にあることが好ましい。
Moreover, it is also preferable to perform the nitriding treatment on the steel material instead of the carburizing treatment. Examples of the nitriding treatment include a known method using ammonia or a nitriding compound. The nitrogen concentration in the vicinity of the surface of the sliding
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。 Furthermore, it is also preferable to use the carburizing and nitriding treatment in order to subject the steel material to the nitriding treatment together with the carburizing treatment. Examples of the carburizing and nitriding treatment include subjecting a steel material to the nitriding treatment in a carburizing atmosphere.
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、該表面近傍における残留オーステナイト量を上記範囲に調整すると共に、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スクロール側プレート53a及びハウジング側プレート53bそれぞれの耐摩耗性及び耐疲労性を向上する上で好ましい。
The treatment for increasing the concentration of carbon or nitrogen in the vicinity of the surface of the steel material is to adjust the amount of retained austenite in the vicinity of the surface to the above range and increase the hardness in the vicinity of the surface of the steel material, while maintaining the softness inside, This is preferable in improving the wear resistance and fatigue resistance of the
上述した本実施形態のスクロール型圧縮機11によれば、スラスト軸受53は、両摺動面100、101それぞれの表面近傍に、所定の濃度のオーステナイト相が含まれているので、耐摩耗性が高められており、スクロール型圧縮機11の起動時又は液バック時等に、すべり軸受(53)が境界又は混合潤滑領域で使用されても、摺動面100、101の摩耗量が少なく、スクロール型圧縮機は性能低下が実質的に生じない。またこのスクロール型圧縮機によれば、制御が複雑になることもなく、コストも高くはない。
According to the scroll compressor 11 of the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、スラスト軸受53の両摺動面100、101それぞれは、その表面から所定の深さまで、オーステナイト相が硬化して耐摩耗性が向上する部分が形成されているので、スラスト軸受53が、境界又は混合潤滑領域で使用されて、摺動面100、101に摩耗が生じても、スラスト軸受53の機能が、所定の期間に亘り、確実に維持され続ける。
Further, according to the present embodiment, each of the sliding
また、本実施形態によれば、一対の摺動面(100、101)それぞれにおける表面粗さが小さいので、境界又は混合潤滑領域で使用されても、摺動面(100、101)の摩耗量が少なく、焼き付き防止性が高められている。 Further, according to the present embodiment, since the surface roughness of each of the pair of sliding surfaces (100, 101) is small, the wear amount of the sliding surfaces (100, 101) even when used in the boundary or the mixed lubrication region. There is little, and the seizure prevention property is improved.
また、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。
In this embodiment, since the bottom surface of the
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楔効果による油膜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。
Further, since the plurality of
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。
Further, since the
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。
Further, since the
次に、図4を用いて可動スクロール32の公転に伴う、スクロール側プレート53aに設けられた受圧部83とハウジング側プレート53bとの位置関係について説明する。図4は可動スクロール32の公転に伴って、円筒ケース13a内でスクロール側プレート53aが移動する様子を示した図であり、スクロール側プレート53aは可動スクロール32の公転に伴って、(a)−(b)−(c)−(d)の順に移動する。ここで、スクロール側プレート53aとハウジング側プレート53bの相対運動によってハウジング側プレート53bの内径側の縁53cが描く包絡線をHとすると、スクロール側プレート53aに設けられた複数の受圧部83は、スクロール側プレート53a上において上記包絡線Hよりも外径側のみに設けられている。これにより、可動スクロール32が公転運動に伴って動いても、受圧部83がハウジング側プレート53bからはみ出してしまうことがなく、複数の溝85によって保持されたオイルにより、充分な油膜を形成することができる。
Next, the positional relationship between the
尚、本実施形態における包絡線Hは、ハウジング側プレート53bの内径側の縁53cよりも可動スクロール32の旋回半径分だけ大きな円となっている。
The envelope H in the present embodiment is a circle that is larger than the
次に本発明の第2実施形態のスクロール型圧縮機11を説明する。第2実施形態は、上述した第1実施形態と摺動面100,101の構成が相違するもので、その他については第1実施形態と同様である。
Next, the scroll type compressor 11 of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The second embodiment is different from the first embodiment described above in the configuration of the sliding
本発明の好ましい第2実施形態のスクロール型圧縮機11は、スラスト軸受53における他方の摺動面101の硬度が、一方の摺動面100よりも高い。且つ両摺動面100、101のビッカース硬度差が500HV以上であり、好ましくは700HV以上である。
一方の摺動面100のビッカース硬度は、好ましくは700〜850HVである。他方の摺動面101のビッカース硬度は、好ましくは1500〜2500HVである。
In the scroll compressor 11 according to the second preferred embodiment of the present invention, the hardness of the other sliding
The Vickers hardness of one sliding
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を構成するスクロール側プレート53a及びハウジング側プレート53bそれぞれは、上記実施形態と同様に鋼材から形成されていることが好ましい。
そして、他方の摺動面101を形成するハウジング側プレート53bは、鋼材のまま用いても良く、焼入れ処理又は成膜処理により硬度が高められている鋼材を用いても良い。他方の摺動面101として、鋼材のまま用いる場合には、他方の摺動面101を形成する鋼材は、一方の摺動面100を形成する鋼材よりも、ビッカース硬度差が500HV以上有するものを用いることが好ましい。
The
Each of the
And the
他方の摺動面101の表面近傍が、上記焼入れ処理等の表面処理により硬度が高められている場合には、その硬度が高められている部分、即ち、一方の摺動面100よりもビッカース硬度差が500HV以上有する領域の表面からの深さは、好ましくは10μm以上であり、更に好ましくは10〜200μmである。更には、ハウジング側プレート53b全体が、一方の摺動面100よりもビッカース硬度差が500HV以上であっても良い。
When the hardness of the vicinity of the surface of the other sliding
上記表面処理としては、上記第1実施形態において説明した上記焼入れ処理、上記浸炭処理、上記浸窒処理又は上記浸炭浸窒処理が挙げられる。そして、鋼材の表面処理を施す方法は、上記第1実施形態と同様である。 Examples of the surface treatment include the quenching process, the carburizing process, the nitriding process, or the carburizing and nitriding process described in the first embodiment. And the method of performing surface treatment of steel materials is the same as that of the said 1st Embodiment.
また、他方の摺動面101の表面近傍が、上記成膜処理により硬度が高められている場合には、その形成された膜の厚さは、好ましくは1〜5μmである。
Further, when the hardness of the vicinity of the other sliding
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。
As the type of film formed on the other sliding
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。
As a method of forming the chromium nitride (CrN) film or the diamond-like carbon (DLC) film on the other sliding
上述した本実施形態のスクロール型圧縮機11によれば、スラスト軸受53は、他方の摺動面101のビッカース硬度が、一方の摺動面100よりも500HV以上高められているので、スクロール型圧縮機11の起動時又は液バック時等に、すべり軸受53が境界又は混合潤滑領域で使用されても、他方の摺動面101に生じる圧痕を小さく且つ浅く抑えることができる。その結果、他方の摺動面101は摩耗量が少なくなるので、スクロール型圧縮機は性能低下が実質的に生じない。
According to the scroll compressor 11 of the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、他方の摺動面101の硬度は、上述した焼入れ処理等の表面処理又は成膜処理により、スラスト軸受53の使用条件に適宜対応して高めることができる。具体的には、上記表面処理の条件を調整することにより、所望の硬度の領域を、他方の摺動面101から所定の深さまで形成することができる。また、上記成膜処理の条件を調整することにより、所望の硬度を有する膜を、所定の厚さで、他方の摺動面101に形成することができる。
Further, according to the present embodiment, the hardness of the other sliding
上述した第1実施形態又は第2実施形態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が専ら流体潤滑領域で使用されることが好ましい。
The scroll compressor 11 of the first embodiment or the second embodiment described above is used under various usage conditions depending on the application. Particularly, in the scroll compressor 11, it is preferable that the
このような観点から、上記各実施形態のスクロール型圧縮機11は、すべり軸受53としてのスラスト軸受の摺動面100,110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。
From this point of view, the scroll compressor 11 of each of the above embodiments supplies the mixed fluid containing the lubricating oil and the refrigerant to the sliding
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、上記各実施形態の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100,110に供給される。
The use conditions of the scroll compressor 11 will be further described. In the scroll compressor 11 of each of the above embodiments, the mixed fluid is supplied to the sliding
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。
Further, when the
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。
In addition, the
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1×10−6m2/secである。
Further, the mixed fluid has a kinematic viscosity of 0.1 to 10 cst, preferably 4 to 10 cst on the sliding
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53と、該受圧部53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、専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。
By using the scroll compressor 11 of each of the above embodiments under the above-described use conditions, an oil film is formed between the
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。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to embodiment mentioned above.
例えば、本発明は、上記各実施形態では、受圧部83が略円形であったが、受圧部83は、長円形状、楕円形状、3角形又は4角形等の多角形状であってもよい。また、上記実施形態では受圧部83を個々を略円形に形成し、千鳥配置するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、繭状、線状に形成されていても良い。
For example, in the above embodiments, the
また、上記第1実施形態では、残留オーステナイト量が5体積%以上である部分が、一方の摺動面100全体に形成されていたが、残留オーステナイト量が5体積%以上である部分は、受圧部83の表面近傍のみであっても良い。
Moreover, in the said 1st Embodiment, although the part whose residual austenite amount is 5 volume% or more was formed in the one sliding
また、上記第2実施形態において、一方の摺動面100及び他方の摺動面101それぞれは、鋼材から形成されており、且つ両摺動面100、101における表面近傍の残留オーステナイト量が5体積%以上であっても良い。
In the second embodiment, each of the one sliding
また、上記実施の形態においては、外周シール部81、受圧部83、溝85は、スクロール側プレート53aに形成されているが、これに限る必要はなくスクロール収納凹部31の固定側摺動面53bに形成してもよい。即ち、他方の摺動面101が、可動スクロール38に固定されていても良い。
In the above embodiment, the outer
また、上記実施の形態においては、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採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スラスト軸受53にオイルが導かれる構成であれば、どのような構成でもよく、オイル供給手段は圧力差を用いるものでなくても良い。
In the above embodiment, the oil supply means for supplying the oil to the
上述した一の実施形態における要件は、適宜、実施形態間で相互に置換可能である。 The requirements in one embodiment described above can be interchanged with each other as appropriate.
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。
Hereinafter, the effect of the sliding
[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、SUJ2(浸窒焼入れ焼戻し処理)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、同様にSUJ2(浸窒焼入れ焼戻し処理)を用いて、実施例1を得た。一方の摺動面100における表面近傍の残留オーステナイト量は、10体積%であり、他方の摺動面101における表面近傍の残留オーステナイト量は、10体積%であった。この残留オーステナイト量の測定は、上述した方法で行った。
[Example 1]
SUJ2 (nitrogen quenching and tempering treatment) is used as a test piece for the
[実施例2]
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、SCr415(浸炭浸窒焼入れ処理)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、SUJ2(焼入れ焼戻し処理)を用いた他は、実施例1と同様にして、実施例2を得た。一方の摺動面100における表面近傍の残留オーステナイト量は、8体積%であり、他方の摺動面101における表面近傍の残留オーステナイト量は、10%であった。
[Example 2]
As a test piece of the
[実施例3]
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、SUJ2(浸窒焼入れ焼戻し処理)を用いた。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、SUJ2(浸窒焼入れ焼戻し処理)を用い、他方の摺動面101には、CrN膜を3±1μmの厚さで成膜した。このようにして実施例4を得た。
一方の摺動面100のビッカース硬度は700HVであり、他方の摺動面101のビッカース硬度は1500HVであり、両摺動面のビッカース硬度差は800HVであった。
[Example 3]
SUJ2 (nitrogen quenching and tempering treatment) was used as a test piece of the
One sliding
[実施例4]
他方の摺動面101に、DLC膜を厚さ2±1μmの厚さで成膜した他は、実施例4と同様にして、実施例5を得た。
一方の摺動面100のビッカース硬度は700HVであり、他方の摺動面101のビッカース硬度は2000HVであり、両摺動面のビッカース硬度差は1300HVであった。
[Example 4]
Example 5 was obtained in the same manner as Example 4 except that a DLC film having a thickness of 2 ± 1 μm was formed on the other sliding
One sliding
[比較例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、SK5(焼入れ焼戻し処理)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、SUJ2(焼入れ焼戻し処理)を用いた他は、実施例1と同様にして、比較例1を得た。一方の摺動面100における表面近傍の残留オーステナイト量は、4体積%であり、他方の摺動面101における表面近傍の残留オーステナイト量は、10体積%であった。また、一方の摺動面100のビッカース硬度は650HVであり、他方の摺動面101のビッカース硬度は700HVであり、両摺動面のビッカース硬度差は50HVであった。
[Comparative Example 1]
SK5 (quenching and tempering treatment) is used as a test piece of the
[摩耗量の評価]
上述した実施例1〜4及び比較例1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6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。
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。
[Evaluation of wear amount]
Using Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 described above, the amount of wear was evaluated as follows.
The wear amount was evaluated using a barbell plate testing machine shown in FIG. The barbell plate testing machine has a
Each of the pair of disks is made of a test piece of the
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。
Each of the pair of disks had an outer diameter of 14 mm and a thickness of 5 mm. The length between the pair of disks in the
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。
The
The measurement conditions were performed under a plurality of conditions by combining the load and the rotational speed. Moreover, this measurement condition was suitably adjusted for every test piece. Specifically, the load was in the range of 0 to 1000 N (surface pressure of 0 to 500 MPa), and the rotation speed was in the range of 0 to 2000 rpm (sliding speed of 0 to 2 m / sec).
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。
First, the specific wear amount of Example 1 was measured as follows.
Using a barbell plate tester, a plurality of measurements with different surface pressures × sliding distances were performed to measure the wear amount of the test piece on the
Then, using the obtained measurement results, the surface pressure × sliding distance was plotted on the horizontal axis and the wear amount was plotted on the vertical axis, and the specific wear amount was determined from the slope. The specific wear amount was determined for each of the sliding
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1についても同様にして、推定摩耗量を求めた。
その結果を表1に示す。
Next, the estimated wear amount of Example 1 was determined as follows. Here, the estimated wear amount is a value obtained by estimating the wear amount in the actual machine using the specific wear amount.
Using the surface pressure and sliding distance of the
For Examples 2 to 4 and Comparative Example 1, the estimated wear amount was determined in the same manner.
The results are shown in Table 1.
実施例1〜4の推定摩耗量は、表1に示すように、比較例1と比べて少ないことが分かる。特に、実施例3及び4の摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れている。 As shown in Table 1, the estimated wear amount of Examples 1 to 4 is smaller than that of Comparative Example 1. In particular, the wear amount of Examples 3 and 4 is small, and the wear resistance is excellent.
10 圧縮機構部
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
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記可動スクロール(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)は、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)とを有し、
前記一方の摺動面(100)又は前記他方の摺動面(101)は、前記可動スクロール(32)に固定されており、
前記一方の摺動面(100)及び前記他方の摺動面(101)それぞれは、鋼材から形成されており、且つ両摺動面(100、101)における表面近傍の残留オーステナイト量が5体積%以上であることを特徴とするスクロール型圧縮機。 In a scroll compressor comprising a fixed scroll (38) and a movable scroll (32) that compresses fluid by turning with respect to the fixed scroll (38) by a rotating shaft (21),
The thrust bearing (53) receives an axial force received by the movable scroll (32). The thrust bearing (53) includes one sliding surface (100) and the one sliding surface (100). And the other sliding surface (101) opposite to
The one sliding surface (100) or the other sliding surface (101) is fixed to the movable scroll (32),
Each of the one sliding surface (100) and the other sliding surface (101) is made of steel, and the amount of retained austenite in the vicinity of the surfaces of both sliding surfaces (100, 101) is 5% by volume. A scroll compressor characterized by the above.
前記受圧部(83)は、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)とを有しており、
前記一方の摺動面(100)における表面粗さの標準偏差σ1と、前記他方の摺動面(101)における表面粗さの標準偏差σ2とが、それぞれ0.08μm以下であることを特徴とする請求項1項に記載のスクロール型圧縮機。 The thrust bearing (53) includes one sliding surface (100) having a plurality of floating island-shaped pressure receiving portions (83) surrounded by a groove (85) and independent from each other, and the one sliding surface (100). And the portion facing the pressure receiving portion (83) has the other substantially flat sliding surface (101),
The pressure receiving portion (83) includes a sag portion (83b) formed at a peripheral portion of the pressure receiving portion (83), and a flat portion (83a) inside the sag portion (83b),
The standard deviation σ1 of the surface roughness on the one sliding surface (100) and the standard deviation σ2 of the surface roughness on the other sliding surface (101) are 0.08 μm or less, respectively. The scroll compressor according to claim 1.
前記可動スクロール(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)は、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)とを有し、
前記一方の摺動面(100)又は前記他方の摺動面(101)は、前記可動スクロール(32)に固定されており、
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、且つ両摺動面(100、101)のビッカース硬度差が500HV以上であることを特徴とするスクロール型圧縮機。 In a scroll compressor comprising a fixed scroll (38) and a movable scroll (32) that compresses fluid by turning with respect to the fixed scroll (38) by a rotating shaft (21),
The thrust bearing (53) receives an axial force received by the movable scroll (32). The thrust bearing (53) includes one sliding surface (100) and the one sliding surface (100). And the other sliding surface (101) opposite to
The one sliding surface (100) or the other sliding surface (101) is fixed to the movable scroll (32),
The hardness of the other sliding surface (101) is higher than that of the one sliding surface (100), and the Vickers hardness difference between the two sliding surfaces (100, 101) is 500 HV or more. Scroll type compressor.
前記受圧部(83)は、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)とを有しており、
前記一方の摺動面(100)における表面粗さの標準偏差σ1と、前記他方の摺動面(101)における表面粗さの標準偏差σ2とが、それぞれ0.08μm以下であることを特徴とする請求項5項に記載のスクロール型圧縮機。 The thrust bearing (53) includes one sliding surface (100) having a plurality of floating island-shaped pressure receiving portions (83) surrounded by a groove (85) and independent from each other, and the one sliding surface (100). And the portion facing the pressure receiving portion (83) has the other substantially flat sliding surface (101),
The pressure receiving portion (83) includes a sag portion (83b) formed at a peripheral portion of the pressure receiving portion (83), and a flat portion (83a) inside the sag portion (83b),
The standard deviation σ1 of the surface roughness on the one sliding surface (100) and the standard deviation σ2 of the surface roughness on the other sliding surface (101) are 0.08 μm or less, respectively. The scroll compressor according to claim 5.
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