JP3561929B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は固定スクロールと、この固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に支持された可動スクロールとの間に可動スクロールの公転に基づいて容積減少する圧縮室を形成するスクロール型圧縮機に関し、さらに詳しくは前記固定スクロール及び可動スクロールのメッキ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スクロール型圧縮機の可動スクロールの表面のメッキ方法として、特開平５−８６４８３号公報に示すものが提案されている。このスクロール型圧縮機においては、図８に示すように可動スクロール７を構成するアルミニウム合金よりなる母材の表面に炭化珪素（ＳｉＣ）よりなる微粒子複合ニッケル−リン合金メッキ層２２を形成した後、その表面にニッケル−リン合金メッキ層２３が形成されている。
【０００３】
又、従来例として、本願出願人により特開平３−９２５９０号公報に示すように、固定スクロール又は可動スクロールの摺動面に無電解ニッケル−リン合金メッキを行う方法も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のスクロール型圧縮機では可動スクロール７の母材の表面に炭化珪素（ＳｉＣ）よりなる微粒子複合ニッケル−リン合金メッキ層２２を形成しているので、両者の接合界面には密着性がなく、剥離し易いという問題があった。又、外側には硬度の小さいニッケル−リン合金メッキ層２３が形成されているので、耐磨耗性が低いという問題があった。
【０００５】
後者の摺動部材の表面に無電解ニッケル−リン合金メッキを行う方法においても、耐磨耗性が低いという問題があった。
本発明の第１の目的は一対の摺動部材の一方の表面に形成したメッキ層の耐剥離性及び耐磨耗性を向上することができる圧縮機を提供することにある。
【０００６】
この発明の第２の目的はスクロール型圧縮機の固定及び可動のスクロールの一方に形成したメッキ層の耐剥離性及び耐磨耗性を向上することができるスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００７】
この発明の第３の目的は、上記第２の目的に加えて、可動スクロールの基板背面に形成した受圧面のメッキ層の耐剥離性及び耐磨耗性を向上することができるスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００８】
この発明の第４の目的は、上記第１〜第３の目的に加えて、メッキ層の形成を容易に、かつ安価に行うことができる圧縮機を提供することにある。
さらに、この発明の第５の目的は、上記第１〜４の目的に加えて、メッキ層の耐剥離性及び耐久性を向上することができる圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、上記の目的を達成するため、ハウジング内に設けたアルミニウム合金よりなる摺動部材としての固定スクロールと、該固定スクロールに対向して自転防止機構により自転不能に、かつ公転可能に支持された摺動部材としての可動スクロールとの間に該可動スクロールの公転に基づいて容積減少する圧縮室を形成したスクロール型圧縮機において、前記可動スクロール及び固定スクロールのいずれか一方の表面にアルミニウム合金と密着性に優れた内側メッキ層を形成し、該内側メッキ層の表面に対し該メッキ層と密着性に優れ、かつ該メッキ層より硬度の高い耐磨耗性に優れた外側メッキ層を形成し、前記内側メッキ層の厚さを、外側メッキ層の厚さよりも大きく設定している。
【００１１】
又、請求項２記載の発明では、請求項１において、前記可動スクロール基板の背面に形成した受圧壁と、ハウジング側の固定受圧壁との間に圧縮動作時の反力を前記可動スクロール基板から前記固定受圧壁に伝達する受圧部材を介在し、前記可動スクロール基板の前記受圧壁に内側メッキ層及び外側メッキ層を形成している。
【００１２】
又、請求項３記載の発明では、請求項１又は２において、前記内側メッキ層はニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）合金により形成され、外側メッキ層はニッケル−ボロン（Ｎｉ−Ｂ）合金により形成している。
【００１４】
【作用】
請求項１記載の発明ではアルミニウム合金製の摺動部材としての固定スクロール又は可動スクロールの表面に密着性に優れた内側メッキ層を形成したので、メッキ層の耐剥離性が向上する。又、内側メッキ層の表面に対し、内側メッキ層と密着性に優れ、かつ耐磨耗性に優れた外側メッキ層を形成したので、メッキ層の耐剥離性が向上し、両スクロールの摺動面の磨耗が抑制され、耐久性が向上するとともに、両スクロールの摺動動作が円滑に行われる。さらに、硬度の大きい外側メッキ層に亀裂が入った場合にも、内側メッキ層の硬度が小さいので、内側メッキ層に伝播されず、この点からもメッキ層の耐久性が向上する。
【００１６】
又、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明の作用に加えて、可動スクロール基板の背面に形成した受圧面のメッキ層の耐剥離性及び耐久性が向上し、受圧部材と受圧面のメッキ層との摺動動作が円滑に行われる。
【００１７】
さらに、請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明の作用に加えて、メッキ層の形成をニッケル−リン合金メッキ層とニッケル−ボロン合金メッキ層とにより容易に、かつ安価に行うことができる。
【００１９】
【実施例】
以下、この発明を具体化した一実施例を図１〜図７に基づいて説明する。
図３に示すように、センタハウジング１ｄを兼ねるアルミニウム合金製の摺動部材としての固定スクロール１にはフロントハウジング２が接合固定されている。フロントハウジング２内には回転軸３が回転可能に支持されており、回転軸３には偏心軸４が止着されている。
【００２０】
上記偏心軸４にはバランスウエイト５及びブッシュ６が回動可能に支持されている。ブッシュ６にはアルミニウム合金製の可動スクロール７が固定スクロール１と対向接合するようにラジアルベアリング８を介して公転可能に支持されている。両スクロール１，７は基板１ａ，７ａと、両基板に垂直に一体形成した渦巻部１ｂ，７ｂとにより構成され、可動スクロール７の基板７ａ背面には前記ブッシュ６を嵌合するボス部７ｃが一体に形成されている。前記スクロール基板１ａ，７ａ及び渦巻部１ｂ，７ｂにより外側から中心側に行くに従い容積減少する圧縮室Ｐが形成されている。
【００２１】
可動スクロール７の基板７ａ背面（受圧壁）７ｄとフロントハウジング２の内面に形成した固定受圧壁２ａとの間には可動スクロール７の自転を防止し、かつ公転を許容するための自転防止機構Ｋが介装されている。この自転防止機構Ｋは前記固定受圧壁２ａに嵌合した横円筒状をなす複数（この実施例では４個）の固定側カラー１０と、可動スクロール基板７ａの背面に対し前記カラー１０と所定距離偏心するように嵌合固定した横円筒状をなす複数の可動側カラー１１とを備えている。又、各カラー１０，１１の間には、図４に示すドーナッツ板状のアルミニウム合金製の公転位置規制リング９が介在されている。該リング９に形成した複数（この実施例では４箇所）の貫通孔９ａには前記各カラー１０，１１の固定側公転位置規制孔１０ａ及び可動側公転位置規制孔１１ａに緩く係合される自転防止ピン１２〜１５が貫通固定されている。さらに、公転位置規制リング９の前後両面には圧縮反力を可動スクロール基板７ａ背面の受圧壁７ｄからフロントハウジング２の受圧壁２ａに伝達するための受圧部材としての受圧素子部９ｂが４箇所に等角度で一体に形成されている。前記受圧素子部９ｂの摺動面９ｃには潤滑油を貯留する小孔９ｄが形成されている。又、前記各受圧素子部９ｂの間は、肉厚の薄い溝９ｅとなっていて、冷媒ガスが自転防止ピン１２〜１５と規制孔１０ａ，１１ａの転動面に供給されるようにしている。
【００２２】
前記フロントハウジング２には図示しないが、吸入口が形成され、可動スクロール７とフロントハウジング２の内周面との間には吸入室Ｓが形成されている。又、前記固定スクロール１の後面には吐出室Ｄを形成するリヤハウジング１６が接合固定されている。前記固定スクロール基板１ａには吐出孔１ｃが形成され、吐出室Ｄ内には該吐出孔１ｃを開閉する吐出弁１７が設けられている。なお、リヤハウジング１６には吐出口１６ａが形成されている。
【００２３】
次に、図１，２を中心にこの発明の要部である摺動部材としての可動スクロール７のメッキ構造について説明する。
前記可動スクロール７の基板７ａ、渦巻部７ｂ及びボス部７ｃの各表面には、複合メッキ層Ｍが形成されている。この複合メッキ層Ｍは可動スクロール７を構成するアルミニウム合金製の母材の表面に形成したニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）合金よりなる内側メッキ層１８と、該内側メッキ層１８の表面に形成したニッケル−ボロン（Ｎｉ−Ｂ）合金よりなる外側メッキ層１９とにより構成されている。内側メッキ層１８はアルミニウム合金母材と密着性に優れていて、密着層２０が形成されている。又、内側メッキ層１８と外側メッキ層１９も同様に密着性に優れているので、密着層２１が形成されている。さらに、内側メッキ層１８は硬度が小さく、外側メッキ層１９は硬度が大きく、固定スクロール１との耐摩耗性に優れている。外側メッキ層１９の厚さＴ_１ は、内側メッキ層１８の厚さＴ_２ よりも小さく設定されている。
【００２４】
次に、前記のように構成したスクロール型圧縮機について、その作用を説明する。
今、回転軸３が回転されると、偏心軸４が公転され、可動スクロール７が自転防止機構Ｋにより自転を防止された状態で、回転軸３の回りを後述するように公転し、図示しない吸入口から吸入室Ｓに導入された冷媒ガスは両スクロール１，７間の圧縮室Ｐへ流入する。圧縮室Ｐは可動スクロール７の公転に伴って容積減少しつつ両スクロール１，７の渦巻部１ｂ，７ｂの中心部間に向けて収束して行く。圧縮室Ｐの容積減少によって圧縮された冷媒ガスはスクロール基板１ａ上の吐出孔１ｃから吐出室Ｄ内へ吐出される。
【００２５】
前記自転防止機構Ｋの動作を図５，６について説明すると、図５に示す状態では固定側カラー１０の規制孔１０ａの最下端に各自転防止ピン１２〜１５の前端部が支持されている。又、可動側カラー１１の規制孔１１ａの最上端に各自転防止ピン１２〜１５の後端部が支持されている。さらに、回転軸３の回転軸線Ｌ_１ に関してブッシュ６及び可動スクロール７が最下位置にあり、ブッシュ６の中心軸線Ｌ_２ も最下位置にある。
【００２６】
回転軸３の回転により偏心軸４がブッシュ６とともに、図５において時計回り方向に回転されて、ブッシュ６の中心軸線Ｌ_２ が最上位置に移動した状態では、図６に示すように固定側カラー１０の規制孔１０ａの最上端に各自転防止ピン１２〜１５の前端部が支持され、可動側カラー１１の規制孔１１ａの最下端に自転防止ピン１２〜１５の後端部が支持される。前記各カラー１０，１１と各自転防止ピン１２〜１５の関係は、偏心軸４の公転位置が連続的に変化しても常に前述した対応関係にある。従って、可動スクロール７は自転を防止された状態で所定の公転半径（軸線Ｌ_１ ，Ｌ_２ 間の距離）で公転動作される。
【００２７】
さて、前記実施例では、可動スクロール７の母材表面に対しアルミニウム合金と密着性に優れたニッケル−リン合金製の内側メッキ層１８を形成し、該内側メッキ層１８に対し該メッキ層１８と密着性に優れ、かつ該メッキ層１８より硬度の大きいニッケル−ボロン合金製の外側メッキ層１９を形成した。このため、複合メッキ層Ｍの耐剥離性が向上するとともに、可動スクロール７と固定スクロール１の摺動時における耐摩耗性が向上する。
【００２８】
特に、外側メッキ層１９に亀裂が生じた場合に、硬度の小さい内側メッキ層１８への伝播を抑制することができ、耐久性を向上することができる。
又、前記実施例では、可動スクロール基板７ａの背面に形成した受圧壁７ｄにも耐剥離性及び耐摩耗性の高い複合メッキ層Ｍを形成した。このため、公転位置規制リング９の受圧素子部９ｂの摺動面９ｃと受圧壁７ｄとの摺動動作が長期にわたって安定して行われ、摺動面の耐久性を向上することができる。
【００２９】
さらに、前記実施例では外側メッキ層１９の厚さＴ_１ を内側メッキ層１８の厚さＴ_２ よりも小さくしたので、耐剥離性を向上することができる。すなわち、図７に示すように、両メッキ層１８，１９の厚さを変化して耐剥離性を試験したところ、外側メッキ層１９の厚さＴ_１ を内側メッキ層１８の厚さＴ_２ よりも小さくした場合に、◎で示すように耐剥離性が向上することが判明した。なお、図７中○は耐剥離性が良好を示し、△はやや不良、×は不良を示す。
【００３０】
本発明は勿論前記実施例に限定されるものではなく、例えば次のように具体化することもできる。
（１）図示しないが、前記フロントハウジング２の固定受圧壁２ａに対し複合メッキ層Ｍを形成すること。
【００３１】
（２）前記実施例では可動スクロール７側に複合メッキ層Ｍを形成したが、これに代えて固定スクロール１側に形成すること。
（３）前記内側メッキ層１８としてニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）合金を使用し、外側メッキ層１９としてニッケル−リン−窒化珪素（Ｎｉ−Ｐ−Ｓｉ_３ Ｎ_４ ）合金、ニッケル−リン−ボロンナイトライド（Ｎｉ−Ｐ−ＢＮ）合金、あるいはニッケル−リン−コバルト（Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ）合金等を使用すること。又、ニッケル−リン−コバルト（Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ）合金により内側メッキ層１８を形成し、外側メッキ層１９として該メッキ層１８より硬度の大きい前述したニッケル−ボロン（Ｎｉ−Ｂ）合金、ニッケル−リン−窒化珪素（Ｎｉ−Ｐ−Ｓｉ_３ Ｎ_４ ）合金、あるいはニッケル−リン−ボロン−ナイトライド（Ｎｉ−Ｐ−ＢＮ）合金等を使用すること。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は特許請求の範囲に記載した構成をとったことにより、次のような効果を奏する。
【００３５】
請求項１記載の発明は、スクロール型圧縮機の固定及び可動のスクロールの一方に形成したメッキ層の耐剥離性及び耐磨耗性を向上することができ、両スクロールの摺動動作を安定化してその耐久性を向上することができる効果がある。
【００３６】
又、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、可動スクロールの基板背面に形成した受圧壁のメッキ層の耐剥離性及び耐磨耗性を向上することができ、受圧壁と受圧部材との摺動動作を安定化してその耐久性を向上することができる効果がある。
【００３７】
又、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、メッキ層の形成を容易に、かつ安価に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をスクロール圧縮機に具体化した一実施例を示す要部拡大断面図である。
【図２】可動スクロールの縦断面図である。
【図３】スクロール型圧縮機全体を示す縦断面図である。
【図４】可動スクロールと公転位置規制リングの分離斜視図である。
【図５】公転位置規制リングの断面図である。
【図６】公転位置規制リングの断面図である。
【図７】メッキ層の厚さと耐剥離性の評価結果を示す図である。
【図８】従来のメッキ層の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１…摺動部材としての固定スクロール、１ｄ…センタハウジング、２…フロントハウジング、２ａ…固定受圧壁、７…摺動部材としての可動スクロール、７ａ…スクロール基板、７ｄ…受圧壁、９…公転位置規制リング、９ｂ…受圧部材としての受圧素子部、１２〜１５…自転阻止ピン、１８…内側メッキ層、１９…外側メッキ層、Ｍ…複合メッキ層、Ｔ_１ ，Ｔ_２ …メッキ層の厚さ、Ｋ…自転防止機構、Ｐ…圧縮室。

Claims (3)

1. ハウジング内に設けたアルミニウム合金よりなる摺動部材としての固定スクロールと、該固定スクロールに対向して自転防止機構により自転不能に、かつ公転可能に支持された摺動部材としての可動スクロールとの間に該可動スクロールの公転に基づいて容積減少する圧縮室を形成したスクロール型圧縮機において、
   前記可動スクロール及び固定スクロールのいずれか一方の表面にアルミニウム合金と密着性に優れた内側メッキ層を形成し、該内側メッキ層の表面に対し該メッキ層と密着性に優れ、かつ該メッキ層より硬度の高い耐磨耗性に優れた外側メッキ層を形成し、前記内側メッキ層の厚さを、外側メッキ層の厚さよりも大きく設定したスクロール型圧縮機。
2. 請求項１において、前記可動スクロール基板の背面に形成した受圧壁と、ハウジング側の固定受圧壁との間に圧縮動作時の反力を前記可動スクロール基板から前記固定受圧壁に伝達する受圧部材を介在し、前記可動スクロール基板の前記受圧壁に内側メッキ層及び外側メッキ層を形成したスクロール型圧縮機。
3. 請求項１又は２において、内側メッキ層はニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）合金により形成され、外側メッキ層はニッケル−ボロン（Ｎｉ−Ｂ）合金により形成されているスクロール型圧縮機。

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