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JP2005002924A - Scroll compressor - Google Patents

Scroll compressor Download PDF

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Publication number
JP2005002924A
JP2005002924A JP2003168217A JP2003168217A JP2005002924A JP 2005002924 A JP2005002924 A JP 2005002924A JP 2003168217 A JP2003168217 A JP 2003168217A JP 2003168217 A JP2003168217 A JP 2003168217A JP 2005002924 A JP2005002924 A JP 2005002924A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
scroll compressor
hard particles
compressor according
orbiting scroll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003168217A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Hirano
秀夫 平野
Hideto Oka
秀人 岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2003168217A priority Critical patent/JP2005002924A/en
Priority to PCT/JP2004/008382 priority patent/WO2004111457A1/en
Priority to KR1020057023680A priority patent/KR20060008337A/en
Priority to CN2008101298953A priority patent/CN101344084B/en
Publication of JP2005002924A publication Critical patent/JP2005002924A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable scroll compressor capable of preventing seizure of a turn scroll by bridge action of hard particles by constituting the turn scroll by a material formed by dispersing hard particles in a soft basic material. <P>SOLUTION: This scroll compressor is constituted in such a way that the turn scroll is constituted by the material formed by dispersing hard particles in the soft basic material and hard particles in a slide part receiving at least thrust load of a mirror plate of the turn scroll are distributed in larger amount than amount of hard particles in the other part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍空調に使用されているスクロール圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機に用いる旋回スクロールの構成を図6、図7に示す(例えば特許文献1)。図6は旋回スクロールの要部断面図、図7は旋回スクロールの外観を示す斜視図である。
旋回スクロールは、円板状の鏡板1と、その上面部1cから渦巻状に直立して形成されるラップ部2と、軸受部3から構成されている。ラップ部2の高さは、鏡板1の肉厚の約6倍程度になっている。鏡板1及びラップ部2は一体に形成されており、鏡板1の基材1b及びラップ部2の基材2bは30%のシリコンと、若干のニッケル、マグネシュームを含有したアルミニウムダイキャスト品である。また、鏡板1の上面部1c及び側面部1dとラップ部2のラップ表層部2aとは基材部と同じ材質の粉末燒結材で構成されている。
このように構成された旋回スクロールは、軽量であるため毎分1万回転前後の高速回転においても軸受機構等に対する面圧などのダメージが小さい。また、基材1b、2bには偏析部が存在しても、表層部1a、2aがシリコン等の均一に分散した粉末燒結材であるため、切削仕上げ面も良好で、表面に疲労破壊の起点となるようなシリコンの脱落部が生じない信頼性の高い旋回スクロール部材が形成される。
したがって、この旋回スクロールを搭載すればスクロール圧縮機は高速回転が可能となり、小形、軽量、かつ高効率、高信頼性が達成できる。
【0003】
【特許文献1】
特公平11−2915047号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表層部1a、2aはアルミニウム合金の粉末燒結体で形成されているが、加工によって表層部1a、2aのSiはアルミニウムに覆われてしまい、最表面は薄いがアルミニウムリッチになっている。
一方、大容量で多冷媒となるシステムでは、液冷媒の戻りが激しい過渡運転時や差圧が大きくなる高負荷時に、旋回スクロールのスラスト面において潤滑油切れやそれに伴う急激な温度上昇が発生する。その結果、旋回スクロールのスラスト面において最表面のアルミニウムが起点となり焼付きに至る恐れがある。すなわち、十分な信頼性を保証するためには、旋回スクロールのスラスト面にある最表面のアルミニウムの処理が重要な課題となっている。
【0005】
本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で旋回スクロールを構成し、硬質粒子のブリッジ作用によって旋回スクロールの焼付きを防止し、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、前記旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分の前記硬質粒子を、他の部分より多く分布させたことを特徴とする。
請求項2記載の本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、前記旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分に、研削、バレル、バフ、流体などによる機械的研磨、又はエッチングなどによる化学的研磨を施して、当該摺動部分の前記硬質粒子を他の部分より多く分布させたことを特徴とする。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載のスクロール圧縮機において、他の部分より前記硬質粒子を多く分布させる前記摺動部分を、前記旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける背圧のかかる部分としたことを特徴とする。
請求項4記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載のスクロール圧縮機において、他の部分より前記硬質粒子を多く分布させる前記摺動部分を、スラスト軸受と摺動する部分としたことを特徴とする。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機において、前記軟質基材としてAlを、前記硬質粒子としてSiを用いて、前記旋回スクロールをAl−Si系合金としたことを特徴とする。
請求項6記載の本発明は、請求項5に記載のスクロール圧縮機において、前記Siを、共晶Si又は微細化された初晶Siとしたことを特徴とする。
請求項7記載の本発明は、請求項5又は請求項6に記載のスクロール圧縮機において、前記Siを、面積率で4.7%以上露出させたことを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項5から請求項7のいずれかに記載のスクロール圧縮機において、加速電圧15kV、SC電流10nAでのEPMAによる平均Si強度が17カウント以上としたことを特徴とする。
請求項9記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機において、前記軟質基材としてFe系材料を用いたことを特徴とする。
請求項10記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機において、前記軟質基材としてMg合金を用いたことを特徴とする。
請求項11記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機において、前記軟質基材として樹脂を用いたことを特徴とする。
請求項12記載の本発明は、請求項9から請求項11のいずれかに記載のスクロール圧縮機において、前記硬質粒子を、面積率で4.7%以上露出させたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明における第1の実施の形態によるスクロール圧縮機は、旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分の硬質粒子を、他の部分より多く分布させたものである。本実施の形態によれば、スラスト荷重を受ける摺動部分の硬質粒子を、他の部分より多く分布させることで、硬質粒子のブリッジ作用により摺動面での高い信頼性が得られる。
本発明における第2の実施の形態によるスクロール圧縮機は、旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分に、研削、バレル、バフ、流体などによる機械的研磨、又はエッチングなどによる化学的研磨を施して、当該摺動部分の硬質粒子を他の部分より多く分布させたものである。本実施の形態によれば、スラスト荷重を受ける摺動部分の硬質粒子を、研磨によって他の部分より多く分布させることで、硬質粒子のブリッジ作用による摺動面での高い信頼性を低価格で得られる。
本発明における第3の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態によるスクロール圧縮機において、他の部分より硬質粒子を多く分布させる摺動部分を、旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける背圧のかかる部分としたものである。本実施の形態によれば、特に高圧型スクロール圧縮機において、運転範囲を拡大することができる。
本発明における第4の実施の形態は、第1又は第2の実施の形態によるスクロール圧縮機において、他の部分より硬質粒子を多く分布させる摺動部分を、スラスト軸受と摺動する部分としたものである。本実施の形態によれば、特に低圧型スクロール圧縮機において、高速運転が可能になり、立ち上げ運転時間や除霜時間を短縮することができる。
本発明における第5の実施の形態は、第1から第4の実施の形態によるスクロール圧縮機において、軟質基材としてAlを、硬質粒子としてSiを用いて、旋回スクロールをAl−Si系合金としたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができる。
本発明における第6の実施の形態は、第5の実施の形態によるスクロール圧縮機において、Siを、共晶Si又は微細化された初晶Siとしたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができる。
本発明における第7の実施の形態は、第5又は第6の実施の形態によるスクロール圧縮機において、Siを、面積率で4.7%以上露出させたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができる。
本発明における第8の実施の形態は、第5から第7の実施の形態によるスクロール圧縮機において、加速電圧15kV、SC電流10nAでのEPMAによる平均Si強度が17カウント以上としたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができる。
本発明における第9の実施の形態は、第1から第4の実施の形態によるスクロール圧縮機において、軟質基材としてFe系材料を用いたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができるとともに、旋回スクロールの機械強度が高くなり、旋回スクロールのはねの高さを上げるだけで大型化することができる。
本発明における第10の実施の形態は、第1から第4の実施の形態によるスクロール圧縮機において、軟質基材としてMg合金を用いたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができるとともに、軽量化でき、その結果更なる高速化によって能力制御巾を大幅に向上することができる。
本発明における第11の実施の形態は、第1から第4の実施の形態によるスクロール圧縮機において、軟質基材として樹脂を用いたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができるとともに、更に小型化が可能となり、空気圧縮機、真空ポンプ、又はファンなどの低圧流体機械の実現も可能となる。
本発明における第12の実施の形態は、第9から第11の実施の形態によるスクロール圧縮機において、硬質粒子を、面積率で4.7%以上露出させたものである。本実施の形態によれば、耐焼付き性能を確保することができる。
【0008】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施例によるスクロール圧縮機の断面図、図2は本実施例によるスクロール圧縮機に用いる旋回スクロールの断面図である。
図1において、密閉容器4は、冷媒を吸入する吸入管5と、圧縮した冷媒を吐出する吐出管6を有している。密閉容器4内には、圧縮機構部7とモータ部(図示せず)が内蔵されている。圧縮機構部7は、フレーム8に固定された固定スクロール9と、固定スクロール9に対向して配置された旋回スクロール10と、旋回スクロール10とフレーム8との間に設けられたオルダムリング11と、モータ部に連結されているクランク軸12より構成されている。
【0009】
固定スクロール9は、鏡板9a、はね9b、吸入ポート9c、及び吐出ポート9dから構成され、吸入ポート9cには吸入管5が接続されている。
旋回スクロール10は、鏡板10a、10b、はね10c、及び軸受10dから構成され、はね10cの高さは、固定スクロール9のはね9bの高さより低く設定されている。また、フレーム8と旋回スクロール10との摺動面には環状溝13が形成され、この環状溝13にはリング状のシール部材14が設けられている。ここで、シール部材14の内側は高圧に設定されている。この圧力によって旋回スクロール10は固定スクロール9に押付けられ、旋回スクロール10と固定スクロール9の軸方向の隙間がシールされている。
旋回スクロール10は、軟質基材であるAlに硬質粒子である微細な共晶Siを分散させたAl−Si系合金よりなる。そして、固定スクロール9の鏡板9a、特にはね9bの先端に押付けられて摺動する旋回スクロール10の鏡板10aの少なくともシール部材14の内側で高圧のかかる部分は、研削、バレル、バフ、流体などによる機械的研磨、又はエッチングなどによる化学的研磨が施され、表層部の共晶Siを覆っているAlを除去し、その部分の共晶Siを他の部分より多く、面積率で4.7%以上露出させている。
【0010】
ここで、表面に露出している共晶Siの面積率と焼付きとの関係を焼付き試験によって調べた結果を図3に示す。図3は、共晶Siの面積率に対する焼付き試験結果を示す表である。
図3に示す試験結果から、共晶Siの面積率は焼付きに影響を及ぼし、耐焼付き性を確保するためには、共晶Siの面積率は4.7%以上必要であることがわかる。
【0011】
次に、本実施例によるスクロール圧縮機の動作について説明する。
モータ部の回転は、クランク軸12を介して旋回スクロール10に伝達され、オルダムリング11と協働して旋回スクロール10を旋回運動させる。この旋回運動によって、互いに噛合う位置に配置された旋回スクロール10のはね10cと固定スクロール9のはね9bは、吸入管5から吸入ポート9cを介して冷媒を吸入し圧縮する。圧縮された冷媒は、吐出ポート9dから密閉容器4内に吐出され、吐出管6から密閉容器4外に導き出される。密閉容器4内は高圧になっている。
さて、高負荷運転時においては、シール部材14の内側に過大な圧力が発生し、旋回スクロール10は固定スクロール9に強く押付けられ、旋回スクロール10の鏡板10aと固定スクロール9の鏡板9a、特にはね9bの先端の潤滑状態が厳しくなる。また圧縮作用による温度上昇を伴うため、固定スクロール9のはね9bが伸びて潤滑状態は更に厳しくなるが、適度に露出された微細な共晶Siの粒子が固定スクロール9のはね9bの先端を支えるため、そのブリッジ作用によって焼付きは防止され、信頼性の高いスクロール圧縮機が得られる。その結果、高圧型スクロール圧縮機における運転可能な負荷範囲を拡大することができる。
また、表層部の共晶Si量を、EPMAによる平均Si強度で17カウント以上に分布させても、同様の作用効果が得られる。
【0012】
ここで、表面から2μm深さまでの共晶Si量と焼付きとの関係を焼付き試験によって調べた結果を図4に示す。図4は、平均Si強度に対する焼付き試験結果を示す表である。
表面から2μm深さまでの共晶Si量については、EPMAで相対的な量として把握した。すなわち、Al−Si系合金に対して加速電圧を15kVに設定し、電子ビームを2μm深さまで入射させ、SC電流を10nAに設定して電子ビーム径を極力絞り、0.512×0.512mmの面積における平均Si強度を測定した。
図4に示す試験結果から、平均Si強度は焼付きに影響を及ぼし、耐焼付き性を確保するためには平均Si強度が17カウント以上必要であることがわかる。
また、軟質基材としてFe系材料を用い、硬質粒子を面積率で4.7%以上露出させると、上記と同じ作用効果が得られるが、更に旋回スクロール10の機械強度が高くなり、はね10cの高さを上げるだけでスクロール圧縮機を大型化できる。
また、軟質基材としてMg合金を用い、硬質粒子を面積率で4.7%以上露出させると、上記と同じ作用効果が得られるが、更に軽量化でき、その結果更なる高速化によって能力制御巾を大幅に向上できる。
また、軟質基材として樹脂を用い、硬質粒子を面積率で4.7%以上露出させると、上記と同様の作用効果が得られるが、スクロール圧縮機を更に小型化ができる。また空気圧縮機、真空ポンプやファンなどの低圧流体機械の実現も可能となる。
【0013】
図5は本発明の第2の実施例によるスクロール圧縮機の断面図である。
実施例1と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施例においては、吸入管5aは固定スクロール9の吸入ポートに直接接続されていない。また、本実施例においては、フレーム8と旋回スクロール10との間には、スラスト軸受15が設けられている。
旋回スクロール10の旋回運動によって、冷媒は吸入管5aより密閉容器4の下部空間に流入する。従って、密閉容器4の下部空間は低圧になっている。また、圧縮された冷媒は、吐出ポート9dより上部空間に吐出され、密閉容器4外に導かれる。従って、密閉容器4の上部空間は高圧になっている。冷媒の圧縮によって発生する、クランク軸12方向のスラスト荷重は、スラスト軸受15によって支持される。
【0014】
旋回スクロール10は、軟質基材であるAlに硬質粒子である微細な共晶Siを分散させたAl−Si系合金よりなる。そして、スラスト軸受15に押付けられる旋回スクロール10の鏡板10bの、少なくともスラスト軸受15と摺動する部分は、研削、バレル、バフ、流体などによる機械的研磨、又はエッチングなどによる化学的研磨が施され、表層部の共晶Siを覆っているAlを除去し、その部分の共晶Siを他の部分より多く、面積率で4.7%以上露出させている。
大容量で多冷媒となるシステムでは、過渡運転時にスクロール圧縮機への激しい液戻りが発生する。従って、液冷媒で潤滑油が洗われ、旋回スクロール10の鏡板10bとスラスト軸受15の潤滑状態は厳しくなるが、適度に露出された微細な共晶Siの粒子がスラスト軸受15と摺動し、そのブリッジ作用によってスラスト軸受15と旋回スクロール10との焼付きが防止されるため、信頼性の高いスクロール圧縮機が得られる。その結果、低圧型スクロール圧縮機の高速運転が可能となり、始動時間や除霜時間を短縮できる。
以上述べた作用効果は、熱処理などのプロセスによってSiを分布させたり、Si量の違うAl−Si系合金を複合化させることによっても同様に得られる。
【0015】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、本発明は、旋回スクロールを軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分の硬質粒子を、他の部分より多く分布させることで、硬質粒子のブリッジ作用により信頼性の高いスクロール圧縮機が実現できる。
また本発明は、旋回スクロールを軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分に、研削、バレル、バフ、流体などによる機械的研磨、又はエッチングなどによる化学的研磨を施して、当該摺動部分の硬質粒子を他の部分より多く分布させたものであり、硬質粒子のブリッジ作用による摺動面での高い信頼性を低価格で得られる。
また本発明は、他の部分より硬質粒子を多く分布させる摺動部分を、旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける背圧のかかる部分としたことで、特に高圧型スクロール圧縮機において、運転範囲を拡大することができる。
また本発明は、他の部分より硬質粒子を多く分布させる摺動部分を、スラスト軸受と摺動する部分としたことで、特に低圧型スクロール圧縮機において、高速運転が可能になり、立ち上げ運転時間や除霜時間を短縮することができる。
また本発明は、軟質基材としてAlを、硬質粒子としてSiを用いて、旋回スクロールをAl−Si系合金としたことで、耐焼付き性能を確保することができる。
また本発明は、Siを、共晶Si又は微細化された初晶Siとしたことで、耐焼付き性能を確保することができる。
また本発明は、Siを、面積率で4.7%以上露出させたことで、耐焼付き性能を確保することができる。
また本発明は、加速電圧15kV、SC電流10nAでのEPMAによる平均Si強度が17カウント以上としたことで、耐焼付き性能を確保することができる。
また本発明は、軟質基材としてFe系材料を用いたことで、耐焼付き性能を確保することができるとともに、旋回スクロールの機械強度が高くなり、旋回スクロールのはねの高さを上げるだけで大型化することができる。
また本発明は、軟質基材としてMg合金を用いたことで、耐焼付き性能を確保することができるとともに、軽量化でき、その結果更なる高速化によって能力制御巾を大幅に向上することができる。
また本発明は、軟質基材として樹脂を用いたことで、耐焼付き性能を確保することができるとともに、更に小型化が可能となり、空気圧縮機、真空ポンプ、又はファンなどの低圧流体機械の実現も可能となる。
また本発明は、硬質粒子を、面積率で4.7%以上露出させたことで、耐焼付き性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のスクロール圧縮機を示す断面図
【図2】本実施例のスクロール圧縮機に用いる旋回スクロールの断面図
【図3】共晶Siの面積率に対する焼付き試験結果を示す表
【図4】平均Si強度に対する焼付き試験結果を示す表
【図5】本発明の第2の実施例のスクロール圧縮機を示す断面図
【図6】従来例の旋回スクロールを示す要部断面図
【図7】従来例の旋回スクロールの外観を示す斜視図
【符号の説明】
9 固定スクロール
9a 鏡板
10 旋回スクロール
10a、10b 鏡板
15 スラスト軸受
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor used for refrigeration air conditioning.
[0002]
[Prior art]
The structure of the turning scroll used for the conventional scroll compressor is shown in FIG. 6, FIG. 7 (for example, patent document 1). FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the orbiting scroll, and FIG. 7 is a perspective view showing the appearance of the orbiting scroll.
The orbiting scroll is composed of a disc-shaped end plate 1, a lap portion 2 formed upright in a spiral shape from its upper surface portion 1 c, and a bearing portion 3. The height of the wrap portion 2 is about six times the wall thickness of the end plate 1. The end plate 1 and the wrap portion 2 are integrally formed, and the base material 1b of the end plate 1 and the base material 2b of the wrap portion 2 are aluminum die-cast products containing 30% silicon, some nickel, and magnesium. Further, the upper surface portion 1c and the side surface portion 1d of the end plate 1 and the wrap surface layer portion 2a of the wrap portion 2 are made of a powder sintered material made of the same material as the base material portion.
Since the orbiting scroll configured in this way is lightweight, damage such as surface pressure on the bearing mechanism or the like is small even at a high speed of about 10,000 revolutions per minute. In addition, even if there are segregation parts in the base materials 1b and 2b, the surface layer parts 1a and 2a are a powder sintered material in which silicon or the like is uniformly dispersed. Thus, a highly reliable orbiting scroll member is formed in which no silicon drop-off portion occurs.
Therefore, if this orbiting scroll is mounted, the scroll compressor can be rotated at high speed, and a small size, light weight, high efficiency, and high reliability can be achieved.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 11-2915047 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the surface layer portions 1a and 2a are formed of a powder sintered body of an aluminum alloy, Si of the surface layer portions 1a and 2a is covered with aluminum by processing, and the outermost surface is thin but aluminum-rich.
On the other hand, in a system with a large capacity and a large number of refrigerants, during the transient operation where the return of the liquid refrigerant is severe or during a high load where the differential pressure becomes large, the lubricating oil runs out on the thrust surface of the orbiting scroll and the accompanying temperature rises rapidly . As a result, on the thrust surface of the orbiting scroll, the outermost surface aluminum may be a starting point and may be seized. That is, in order to guarantee sufficient reliability, the treatment of the outermost aluminum on the thrust surface of the orbiting scroll is an important issue.
[0005]
The present invention solves such a conventional problem, and the orbiting scroll is constituted by a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and the seizure of the orbiting scroll is prevented by the bridging action of the hard particles, and the reliability is improved. An object of the present invention is to provide a highly efficient scroll compressor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the scroll compressor of the present invention according to claim 1, the orbiting scroll is made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and the hard particles of the sliding portion that receives at least the thrust load of the end plate of the orbiting scroll. Is distributed more than other parts.
In the scroll compressor of the present invention according to claim 2, the orbiting scroll is made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and at least a sliding portion of the end plate of the orbiting scroll that receives a thrust load is ground. The hard particles in the sliding portion are distributed more than the other portions by mechanical polishing with a barrel, buff, fluid, or the like, or chemical polishing by etching or the like.
According to a third aspect of the present invention, in the scroll compressor according to the first or second aspect, the sliding portion that distributes the hard particles more than the other portions is pressed against the fixed scroll by the sliding portion. It is characterized by being a portion where pressure is applied.
According to a fourth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to the first or second aspect, the sliding portion that distributes the hard particles more than other portions is a portion that slides with a thrust bearing. It is characterized by that.
According to a fifth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to any one of the first to fourth aspects, Al is used as the soft substrate, Si is used as the hard particles, and the orbiting scroll is made of Al- A Si-based alloy is used.
According to a sixth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to the fifth aspect, the Si is eutectic Si or refined primary crystal Si.
According to a seventh aspect of the present invention, in the scroll compressor according to the fifth or sixth aspect, the Si is exposed at an area ratio of 4.7% or more.
The present invention according to claim 8 is the scroll compressor according to any one of claims 5 to 7, wherein the average Si intensity by EPMA at an acceleration voltage of 15 kV and an SC current of 10 nA is 17 counts or more. And
According to a ninth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to any one of the first to fourth aspects, an Fe-based material is used as the soft base material.
According to a tenth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to any one of the first to fourth aspects, an Mg alloy is used as the soft base material.
The invention according to claim 11 is the scroll compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein a resin is used as the soft base material.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to any one of the ninth to eleventh aspects, the hard particles are exposed by an area ratio of 4.7% or more.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the scroll compressor according to the first embodiment of the present invention, the orbiting scroll is made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and the hard particles of the sliding portion that receives at least the thrust load of the end plate of the orbiting scroll. Is distributed more than the other parts. According to the present embodiment, the hard particles in the sliding portion that receives the thrust load are distributed more than the other portions, whereby high reliability on the sliding surface can be obtained by the bridging action of the hard particles.
In the scroll compressor according to the second embodiment of the present invention, the orbiting scroll is made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and grinding is performed on at least a sliding portion of the end plate of the orbiting scroll that receives a thrust load. Then, mechanical polishing with a barrel, buff, fluid, or the like, or chemical polishing with etching or the like is performed to distribute hard particles of the sliding portion more than other portions. According to the present embodiment, the hard particles in the sliding portion that receives the thrust load are distributed more than other portions by polishing, so that high reliability on the sliding surface due to the bridging action of the hard particles can be achieved at a low price. can get.
In the scroll compressor according to the first or second embodiment, the third embodiment of the present invention is a back pressure that presses the orbiting scroll against the fixed scroll at the sliding portion that distributes hard particles more than the other portions. It is a part that takes this. According to the present embodiment, the operating range can be expanded particularly in a high-pressure scroll compressor.
In the fourth embodiment of the present invention, in the scroll compressor according to the first or second embodiment, a sliding portion that distributes hard particles more than other portions is a portion that slides with a thrust bearing. Is. According to this embodiment, particularly in a low-pressure scroll compressor, high-speed operation is possible, and start-up operation time and defrosting time can be shortened.
In the scroll compressor according to the first to fourth embodiments, the fifth embodiment of the present invention uses Al as the soft base material, Si as the hard particles, and the orbiting scroll as an Al-Si alloy. It is a thing. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured.
In the sixth embodiment of the present invention, Si is eutectic Si or refined primary crystal Si in the scroll compressor according to the fifth embodiment. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured.
In the seventh embodiment of the present invention, in the scroll compressor according to the fifth or sixth embodiment, Si is exposed at an area ratio of 4.7% or more. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured.
In an eighth embodiment of the present invention, in the scroll compressor according to the fifth to seventh embodiments, the average Si intensity by EPMA at an acceleration voltage of 15 kV and an SC current of 10 nA is 17 counts or more. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured.
The ninth embodiment of the present invention uses an Fe-based material as a soft base material in the scroll compressor according to the first to fourth embodiments. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured, the mechanical strength of the orbiting scroll can be increased, and the size can be increased only by increasing the splash height of the orbiting scroll.
The tenth embodiment of the present invention uses an Mg alloy as the soft substrate in the scroll compressor according to the first to fourth embodiments. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured and the weight can be reduced. As a result, the capability control width can be greatly improved by further increasing the speed.
In the eleventh embodiment of the present invention, in the scroll compressor according to the first to fourth embodiments, a resin is used as the soft base material. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured and further miniaturization can be achieved, and a low-pressure fluid machine such as an air compressor, a vacuum pump, or a fan can be realized.
In a twelfth embodiment of the present invention, in the scroll compressor according to the ninth to eleventh embodiments, hard particles are exposed at an area ratio of 4.7% or more. According to the present embodiment, seizure resistance can be ensured.
[0008]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a orbiting scroll used in the scroll compressor according to this embodiment.
In FIG. 1, the sealed container 4 has a suction pipe 5 for sucking refrigerant and a discharge pipe 6 for discharging compressed refrigerant. A compression mechanism 7 and a motor unit (not shown) are built in the sealed container 4. The compression mechanism unit 7 includes a fixed scroll 9 fixed to the frame 8, a turning scroll 10 disposed so as to face the fixed scroll 9, an Oldham ring 11 provided between the turning scroll 10 and the frame 8, It is comprised from the crankshaft 12 connected with the motor part.
[0009]
The fixed scroll 9 is composed of an end plate 9a, a spring 9b, a suction port 9c, and a discharge port 9d, and a suction pipe 5 is connected to the suction port 9c.
The orbiting scroll 10 includes end plates 10a and 10b, a spring 10c, and a bearing 10d. The height of the spring 10c is set lower than the height of the spring 9b of the fixed scroll 9. An annular groove 13 is formed on the sliding surface between the frame 8 and the orbiting scroll 10, and a ring-shaped seal member 14 is provided in the annular groove 13. Here, the inside of the seal member 14 is set to a high pressure. With this pressure, the orbiting scroll 10 is pressed against the fixed scroll 9, and the axial gap between the orbiting scroll 10 and the fixed scroll 9 is sealed.
The orbiting scroll 10 is made of an Al—Si alloy in which fine eutectic Si, which is hard particles, is dispersed in Al, which is a soft substrate. Then, at least the portion of the end plate 10a of the orbiting scroll 10 that is pressed against and slides on the end of the end plate 9a of the fixed scroll 9 at least inside the seal member 14 is ground, barreled, buffed, fluid, etc. Is subjected to chemical polishing by chemical etching or chemical polishing by etching or the like to remove Al covering the eutectic Si in the surface layer portion, and the eutectic Si in that portion is larger than other portions, and the area ratio is 4.7. % Exposed.
[0010]
Here, FIG. 3 shows the result of examining the relationship between the area ratio of the eutectic Si exposed on the surface and the seizure by the seizure test. FIG. 3 is a table showing seizure test results with respect to the area ratio of eutectic Si.
From the test results shown in FIG. 3, it can be seen that the area ratio of eutectic Si has an effect on seizure, and the area ratio of eutectic Si needs to be 4.7% or more in order to ensure seizure resistance. .
[0011]
Next, the operation of the scroll compressor according to this embodiment will be described.
The rotation of the motor unit is transmitted to the orbiting scroll 10 via the crankshaft 12 and causes the orbiting scroll 10 to orbit in cooperation with the Oldham ring 11. Due to this orbiting motion, the splash 10c of the orbiting scroll 10 and the splash 9b of the fixed scroll 9 disposed at the meshing positions suck the refrigerant from the suction pipe 5 through the suction port 9c and compress it. The compressed refrigerant is discharged into the sealed container 4 from the discharge port 9d, and is led out of the sealed container 4 from the discharge pipe 6. The inside of the sealed container 4 is at a high pressure.
Now, during high load operation, excessive pressure is generated inside the seal member 14, the orbiting scroll 10 is strongly pressed against the fixed scroll 9, and the end plate 10a of the orbiting scroll 10 and the end plate 9a of the fixed scroll 9, especially The lubrication state of the tip of the screw 9b becomes severe. Further, since the temperature rises due to the compression action, the splash 9b of the fixed scroll 9 extends and the lubrication state becomes more severe. However, moderately exposed fine eutectic Si particles are formed at the tip of the splash 9b of the fixed scroll 9. Therefore, seizure is prevented by the bridge action, and a highly reliable scroll compressor is obtained. As a result, the operable load range in the high-pressure scroll compressor can be expanded.
Further, even if the eutectic Si amount in the surface layer portion is distributed to 17 counts or more in terms of the average Si intensity by EPMA, the same effect can be obtained.
[0012]
Here, the result of investigating the relationship between the amount of eutectic Si from the surface to a depth of 2 μm and seizure by the seizure test is shown in FIG. FIG. 4 is a table showing the seizure test results with respect to the average Si strength.
The amount of eutectic Si from the surface to a depth of 2 μm was grasped as a relative amount by EPMA. That is, the acceleration voltage is set to 15 kV with respect to the Al—Si alloy, the electron beam is incident to a depth of 2 μm, the SC current is set to 10 nA, the electron beam diameter is reduced as much as possible, and 0.512 × 0.512 mm. The average Si intensity in the area was measured.
From the test results shown in FIG. 4, it can be seen that the average Si strength affects seizure, and the average Si strength is required to be 17 counts or more in order to ensure seizure resistance.
In addition, when Fe-based material is used as the soft base material and hard particles are exposed at an area ratio of 4.7% or more, the same effect as described above can be obtained, but the mechanical strength of the orbiting scroll 10 is further increased. A scroll compressor can be enlarged only by raising the height of 10c.
Also, if Mg alloy is used as the soft substrate and hard particles are exposed at an area ratio of 4.7% or more, the same effect as above can be obtained, but the weight can be further reduced, and as a result, the speed can be controlled by further speeding up. The width can be greatly improved.
Further, when a resin is used as the soft base and the hard particles are exposed at an area ratio of 4.7% or more, the same effect as described above can be obtained, but the scroll compressor can be further downsized. In addition, low-pressure fluid machines such as air compressors, vacuum pumps and fans can be realized.
[0013]
FIG. 5 is a cross-sectional view of a scroll compressor according to a second embodiment of the present invention.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the present embodiment, the suction pipe 5 a is not directly connected to the suction port of the fixed scroll 9. In this embodiment, a thrust bearing 15 is provided between the frame 8 and the orbiting scroll 10.
Due to the orbiting motion of the orbiting scroll 10, the refrigerant flows into the lower space of the sealed container 4 from the suction pipe 5a. Therefore, the lower space of the sealed container 4 is at a low pressure. Further, the compressed refrigerant is discharged into the upper space from the discharge port 9d, and is guided out of the sealed container 4. Therefore, the upper space of the sealed container 4 is at a high pressure. A thrust load in the direction of the crankshaft 12 generated by the compression of the refrigerant is supported by the thrust bearing 15.
[0014]
The orbiting scroll 10 is made of an Al—Si alloy in which fine eutectic Si, which is hard particles, is dispersed in Al, which is a soft substrate. At least a portion of the end plate 10b of the orbiting scroll 10 pressed against the thrust bearing 15 that slides with the thrust bearing 15 is subjected to mechanical polishing by grinding, barrel, buff, fluid, or chemical polishing by etching or the like. Then, Al covering the eutectic Si in the surface layer portion is removed, and the eutectic Si in the portion is more than in other portions, and the area ratio is exposed to 4.7% or more.
In a system with a large capacity and a large amount of refrigerant, severe liquid return to the scroll compressor occurs during transient operation. Accordingly, the lubricating oil is washed with the liquid refrigerant, and the lubricating state of the end plate 10b of the orbiting scroll 10 and the thrust bearing 15 becomes severe, but fine eutectic Si particles that are appropriately exposed slide with the thrust bearing 15, Since the seizure between the thrust bearing 15 and the orbiting scroll 10 is prevented by the bridge action, a highly reliable scroll compressor can be obtained. As a result, the low-pressure scroll compressor can be operated at high speed, and the starting time and defrosting time can be shortened.
The functions and effects described above can be obtained in the same manner by distributing Si by a process such as heat treatment or by compounding Al—Si based alloys having different amounts of Si.
[0015]
【The invention's effect】
As is clear from the above-described embodiments, the present invention comprises a rotating scroll made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and the hard particles of the sliding portion that receives at least the thrust load of the end plate of the orbiting scroll, By distributing more than this part, a highly reliable scroll compressor can be realized by the bridging action of hard particles.
The present invention also provides a rotating scroll made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and at least a sliding portion that receives a thrust load on the end plate of the orbiting scroll is mechanically polished by grinding, barrel, buffing, fluid, or the like. Or, chemical polishing such as etching is performed to distribute the hard particles of the sliding part more than other parts, and the high reliability on the sliding surface due to the bridging action of the hard particles is inexpensive. can get.
In addition, the present invention expands the operating range, particularly in a high-pressure scroll compressor, by making the sliding part that distributes hard particles more than the other part into a part that applies back pressure to press the orbiting scroll against the fixed scroll. be able to.
In addition, the present invention makes the sliding part that distributes hard particles more than the other part a part that slides with the thrust bearing, so that high-speed operation is possible particularly in a low-pressure scroll compressor, and startup operation is possible. Time and defrosting time can be shortened.
In the present invention, seizure resistance can be ensured by using Al as the soft base material, Si as the hard particles, and the turning scroll as an Al-Si alloy.
In the present invention, seizure resistance can be ensured by using Si as eutectic Si or refined primary crystal Si.
Further, in the present invention, seizure resistance can be ensured by exposing Si by an area ratio of 4.7% or more.
In the present invention, seizure resistance can be ensured by setting the average Si intensity by EPMA at an acceleration voltage of 15 kV and an SC current of 10 nA to 17 counts or more.
In addition, the present invention can ensure seizure resistance performance by using an Fe-based material as the soft base material, increase the mechanical strength of the orbiting scroll, and increase the height of the orbiting scroll splash. The size can be increased.
In addition, the present invention can secure seizure resistance performance by using the Mg alloy as the soft base material and can reduce the weight, and as a result, the capability control width can be greatly improved by further increasing the speed. .
In addition, since the present invention uses a resin as a soft substrate, seizure resistance can be ensured, and further miniaturization is possible, realizing a low-pressure fluid machine such as an air compressor, a vacuum pump, or a fan. Is also possible.
In the present invention, seizure resistance can be ensured by exposing hard particles by an area ratio of 4.7% or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a scroll compressor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a orbiting scroll used in the scroll compressor according to the present embodiment. Table showing sticking test results. FIG. 4 is a table showing seizure test results with respect to average Si strength. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a scroll compressor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing an external appearance of a conventional orbiting scroll.
9 Fixed scroll 9a End plate 10 Orbiting scroll 10a, 10b End plate 15 Thrust bearing

Claims (12)

旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、前記旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分の前記硬質粒子を、他の部分より多く分布させたことを特徴とするスクロール圧縮機。The orbiting scroll is made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and at least the hard particles of the sliding portion that receives the thrust load of the end plate of the orbiting scroll are distributed more than other portions. Scroll compressor. 旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた材料で構成し、前記旋回スクロールの鏡板の少なくともスラスト荷重を受ける摺動部分に、研削、バレル、バフ、流体などによる機械的研磨、又はエッチングなどによる化学的研磨を施して、当該摺動部分の前記硬質粒子を他の部分より多く分布させたことを特徴とするスクロール圧縮機。The orbiting scroll is made of a material in which hard particles are dispersed in a soft base material, and at least the sliding portion that receives the thrust load of the end plate of the orbiting scroll is mechanically polished or etched by grinding, barrel, buff, fluid, etc. A scroll compressor characterized in that the hard particles in the sliding portion are distributed more than the other portions by performing chemical polishing by, for example. 他の部分より前記硬質粒子を多く分布させる前記摺動部分を、前記旋回スクロールを固定スクロールに押し付ける背圧のかかる部分としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスクロール圧縮機。3. The scroll compressor according to claim 1, wherein the sliding portion in which the hard particles are distributed more than the other portions is a portion to which a back pressure is applied to press the orbiting scroll against the fixed scroll. . 他の部分より前記硬質粒子を多く分布させる前記摺動部分を、スラスト軸受と摺動する部分としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to claim 1 or 2, wherein the sliding portion that distributes the hard particles more than other portions is a portion that slides with a thrust bearing. 前記軟質基材としてAlを、前記硬質粒子としてSiを用いて、前記旋回スクロールをAl−Si系合金としたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein Al is used as the soft substrate, Si is used as the hard particles, and the orbiting scroll is made of an Al-Si alloy. 前記Siを、共晶Si又は微細化された初晶Siとしたことを特徴とする請求項5に記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to claim 5, wherein the Si is eutectic Si or refined primary crystal Si. 前記Siを、面積率で4.7%以上露出させたことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to claim 5 or 6, wherein the Si is exposed at an area ratio of 4.7% or more. 加速電圧15kV、SC電流10nAでのEPMAによる平均Si強度が17カウント以上としたことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれかに記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to any one of claims 5 to 7, wherein an average Si intensity by EPMA at an acceleration voltage of 15 kV and an SC current of 10 nA is 17 counts or more. 前記軟質基材としてFe系材料を用いたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein an Fe-based material is used as the soft base material. 前記軟質基材としてMg合金を用いたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein an Mg alloy is used as the soft base material. 前記軟質基材として樹脂を用いたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein a resin is used as the soft base material. 前記硬質粒子を、面積率で4.7%以上露出させたことを特徴とする請求項9から請求項11のいずれかに記載のスクロール圧縮機。The scroll compressor according to any one of claims 9 to 11, wherein the hard particles are exposed by an area ratio of 4.7% or more.
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JP2021076070A (en) * 2019-11-11 2021-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Scroll compressor

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002421A (en) * 2006-06-26 2008-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Compressor
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