JPH0788823B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
スクロール圧縮機Info
- Publication number
- JPH0788823B2 JPH0788823B2 JP60134064A JP13406485A JPH0788823B2 JP H0788823 B2 JPH0788823 B2 JP H0788823B2 JP 60134064 A JP60134064 A JP 60134064A JP 13406485 A JP13406485 A JP 13406485A JP H0788823 B2 JPH0788823 B2 JP H0788823B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scroll
- tooth
- scroll compressor
- resin
- compressor according
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は冷凍用あるいは空調用として用いられるスクロ
ール圧縮機にかかり、特に、生産性および信頼性の向上
に有利なスクロール構成を有するスクロール圧縮機に関
するものである。
ール圧縮機にかかり、特に、生産性および信頼性の向上
に有利なスクロール構成を有するスクロール圧縮機に関
するものである。
第２図、第３図に従来のスクロール圧縮機の要部概略断
面図および動作説明図を示す。図において、板状の歯を
渦巻状に形成した固定スクロール１と、この固定スクロ
ール１と同一形状の歯を形成した揺動スクロール２とを
対向して嵌め合わせている。そして、揺動スクロール２
の回転により、歯は揺動運動をして固定スクロール１と
揺動スクロール２の歯の間に形成された圧縮室の体積を
順次縮小させながら中心部に移動させ、中心部の圧縮気
体吐出口３から圧縮気体を吐出するという動作機構であ
る。
面図および動作説明図を示す。図において、板状の歯を
渦巻状に形成した固定スクロール１と、この固定スクロ
ール１と同一形状の歯を形成した揺動スクロール２とを
対向して嵌め合わせている。そして、揺動スクロール２
の回転により、歯は揺動運動をして固定スクロール１と
揺動スクロール２の歯の間に形成された圧縮室の体積を
順次縮小させながら中心部に移動させ、中心部の圧縮気
体吐出口３から圧縮気体を吐出するという動作機構であ
る。
第４図に固定スクロール１と揺動スクロール２の歯の拡
大断面図を示すが、この図からもわかるように、固定ス
クロール１と揺動スクロール２の歯の寸法精度が悪いと
きは、圧縮ガスが漏れて圧縮比が低下したり、歯のカジ
リによって歯が破損したりするので、非常に高い寸法精
度が要求され、特に、接触面の良好な表面粗度、台板に
対する直角度および耐摩耗性などが要求される。さら
に、高い圧縮比を得るためには、歯の疲労強度の高いも
のが望ましい。従って、従来のスクロールは、耐摩耗性
および疲労強度に優れた高価な金属母材を、精密機械加
工によってμｍオーダの高精度に仕上げるために、多数
の工数と工程時間を経て製造するという欠点があった。
大断面図を示すが、この図からもわかるように、固定ス
クロール１と揺動スクロール２の歯の寸法精度が悪いと
きは、圧縮ガスが漏れて圧縮比が低下したり、歯のカジ
リによって歯が破損したりするので、非常に高い寸法精
度が要求され、特に、接触面の良好な表面粗度、台板に
対する直角度および耐摩耗性などが要求される。さら
に、高い圧縮比を得るためには、歯の疲労強度の高いも
のが望ましい。従って、従来のスクロールは、耐摩耗性
および疲労強度に優れた高価な金属母材を、精密機械加
工によってμｍオーダの高精度に仕上げるために、多数
の工数と工程時間を経て製造するという欠点があった。
この欠点を改良する目的で、特開昭58−91388号公報に
記載されているように、固定スクロールと揺動スクロー
ル部材の互いに対応する面に精密成形した樹脂層を形成
することが提案されている。このスクロールの断面図と
製法概念図を第５図および第６図に示す。これは、高精
度の樹脂層を形成することにより、金属の高精度仕上げ
の工程を減らすという提案である。しかし、この公報で
は、樹脂の材質については熱可塑性樹脂などを使うとあ
るのみで、前に述べた高い寸法精度、耐摩耗性、高い疲
労強度や、金属母材との接着性を確保するための具体的
な材質および構造の提案はなく、信頼性に対する配慮に
欠けていた。
記載されているように、固定スクロールと揺動スクロー
ル部材の互いに対応する面に精密成形した樹脂層を形成
することが提案されている。このスクロールの断面図と
製法概念図を第５図および第６図に示す。これは、高精
度の樹脂層を形成することにより、金属の高精度仕上げ
の工程を減らすという提案である。しかし、この公報で
は、樹脂の材質については熱可塑性樹脂などを使うとあ
るのみで、前に述べた高い寸法精度、耐摩耗性、高い疲
労強度や、金属母材との接着性を確保するための具体的
な材質および構造の提案はなく、信頼性に対する配慮に
欠けていた。
一般に、スクロール圧縮機は、高い圧力、高い温度条件
で稼動されるのみならず、気体としてフロンガスと機械
油との混合気体が用いられる。従って、特開昭58−9138
8号公報に開示されている内容のみでは、スクロール歯
の初期寸法精度の確保のみならず、特にスクロール動作
時の寸法精度、耐摩耗性および金属母材との接着性の確
保ができず、実用化はできない。
で稼動されるのみならず、気体としてフロンガスと機械
油との混合気体が用いられる。従って、特開昭58−9138
8号公報に開示されている内容のみでは、スクロール歯
の初期寸法精度の確保のみならず、特にスクロール動作
時の寸法精度、耐摩耗性および金属母材との接着性の確
保ができず、実用化はできない。
本発明の目的は、高い寸法精度、耐摩耗性、高疲労強
度、耐油性および金属母材との高接着強度が得られるス
クロール部材の被覆材料およびスクロール構成を設定し
て、高い信頼性を有しかつ生産性に優れたスクロール圧
縮機を提供することにある。
度、耐油性および金属母材との高接着強度が得られるス
クロール部材の被覆材料およびスクロール構成を設定し
て、高い信頼性を有しかつ生産性に優れたスクロール圧
縮機を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、渦巻状に形成
した第１の歯を有する固定スクロール部と渦巻状に形成
した第２の歯を有する揺動スクロール部とを有し、固定
スクロール部と揺動スクロール部とを対向させて第１の
歯と第２の歯とを嵌め合わせ揺動スクロール部を固定ス
クロール部に対して揺動回転させることにより気体を圧
縮し吐出するスクロール圧縮機において、第１の歯と第
２の歯とは、歯先が根元よりも狭いテーパ状で角部の断
面がＲ形状に形成され面粗さがHmax＝１〜15μｍの範囲
の表面を有する金属母材と、この金属母材の表面を固体
潤滑剤と無機充填フィラとを含有する熱硬化性樹脂で一
様な厚さに被覆する被覆層とを有し、この被覆層を角部
のＲ形状の部分にも一様な厚さに形成することにより揺
動回転させたときに発生する被覆層の角部への熱応力の
集中を緩和させるようにしたものである。
した第１の歯を有する固定スクロール部と渦巻状に形成
した第２の歯を有する揺動スクロール部とを有し、固定
スクロール部と揺動スクロール部とを対向させて第１の
歯と第２の歯とを嵌め合わせ揺動スクロール部を固定ス
クロール部に対して揺動回転させることにより気体を圧
縮し吐出するスクロール圧縮機において、第１の歯と第
２の歯とは、歯先が根元よりも狭いテーパ状で角部の断
面がＲ形状に形成され面粗さがHmax＝１〜15μｍの範囲
の表面を有する金属母材と、この金属母材の表面を固体
潤滑剤と無機充填フィラとを含有する熱硬化性樹脂で一
様な厚さに被覆する被覆層とを有し、この被覆層を角部
のＲ形状の部分にも一様な厚さに形成することにより揺
動回転させたときに発生する被覆層の角部への熱応力の
集中を緩和させるようにしたものである。
即ち、本発明は、スクロールの稼動時にかかるストレス
条件、すなわち高温・高圧温度サイクル、フロンガスと
機械油との混合気体にさらされること等の極めて厳しい
条件下でも、高い寸法精度を保ち、耐摩耗性に優れ、か
つスクロール歯としての機械的強度の耐久性に優れるこ
とが必要なスクロールの構成は、一般的な熱可塑性樹脂
と、従来と機械加工用に設計されたスクロール構造との
単純な組合わせでは実現できないという認識と実験結果
に基づいてなされたものである。すなわち、熱可塑性樹
脂のなかで比較的成形性および寸法精度に優れるポリカ
ーボネートなどの非結晶性樹脂は、耐油性に劣り、スク
ロール稼動時のストレスに耐えない。一方、熱可塑性樹
脂のなかで比較的耐油性および耐熱性に優れるポリブチ
レンテレフタレートやポリエーテルサルフォン樹脂など
の結晶性樹脂は、成形収縮率が大きく、スクロール歯の
寸法精度の確保が難しい。さらに、これらの熱可塑性樹
脂は金属母材との接着強度が小さく、スクロール稼動時
の気体の圧縮時に発生する熱サイクルによる熱応力に耐
えず、ごく短時間の稼動で接着面の剥離が起こり、スク
ロール歯が破損したり、圧縮比が急激に低下する現象が
見られた。
条件、すなわち高温・高圧温度サイクル、フロンガスと
機械油との混合気体にさらされること等の極めて厳しい
条件下でも、高い寸法精度を保ち、耐摩耗性に優れ、か
つスクロール歯としての機械的強度の耐久性に優れるこ
とが必要なスクロールの構成は、一般的な熱可塑性樹脂
と、従来と機械加工用に設計されたスクロール構造との
単純な組合わせでは実現できないという認識と実験結果
に基づいてなされたものである。すなわち、熱可塑性樹
脂のなかで比較的成形性および寸法精度に優れるポリカ
ーボネートなどの非結晶性樹脂は、耐油性に劣り、スク
ロール稼動時のストレスに耐えない。一方、熱可塑性樹
脂のなかで比較的耐油性および耐熱性に優れるポリブチ
レンテレフタレートやポリエーテルサルフォン樹脂など
の結晶性樹脂は、成形収縮率が大きく、スクロール歯の
寸法精度の確保が難しい。さらに、これらの熱可塑性樹
脂は金属母材との接着強度が小さく、スクロール稼動時
の気体の圧縮時に発生する熱サイクルによる熱応力に耐
えず、ごく短時間の稼動で接着面の剥離が起こり、スク
ロール歯が破損したり、圧縮比が急激に低下する現象が
見られた。
本願発明者らは、金属母材との接着強度および耐油性、
耐フロンガス性に優れるエポキシレジンあるいはビスマ
レイミド・トリアジンレジンなどの熱硬化性樹脂をベー
スレジンとし、これに熱サイクル時の熱応力を低減させ
るために石英ガラスあるいは溶融石英などの無機フィラ
を高充填したスクロール部材の被覆成形材料を開発する
とともに、接着強度を向上させるためのスクロール母材
金属自体の形状および表面形状の設計などを組み合わせ
ることによって、初めて信頼性に優れる金属・プラスチ
ック複合スクロールが具現できることを見いだした。
耐フロンガス性に優れるエポキシレジンあるいはビスマ
レイミド・トリアジンレジンなどの熱硬化性樹脂をベー
スレジンとし、これに熱サイクル時の熱応力を低減させ
るために石英ガラスあるいは溶融石英などの無機フィラ
を高充填したスクロール部材の被覆成形材料を開発する
とともに、接着強度を向上させるためのスクロール母材
金属自体の形状および表面形状の設計などを組み合わせ
ることによって、初めて信頼性に優れる金属・プラスチ
ック複合スクロールが具現できることを見いだした。
本発明における固定スクロールおよび揺動スクロールの
母材としては、鋳鉄あるいはアルミニウムダイキャスト
など鋳造可能なもの、あるいは熱間鍛造の可能なもの
で、疲労強度が強く、剛性の高いものを用いる。このよ
うにして形成される母材およびスクロール歯の形状精度
は低いものでよい。しかし、金属母材と被覆レジン材料
との接着強度は金属母材の表面性状によって左右され
る。この金属母材の表面粗さがあまり良すぎると実質の
表面積が減少し、しかも表面接着層でのアンカー効果が
期待できなくなり、所望の接着強度が得られなくなる。
そこで、金属母材の表面粗さHmaxは、１μｍ以上が望ま
しい。一方、スクロールの歯の厚さは、一般に３〜4mm
であり、被覆層を含めてこの厚さを維持するには、被覆
レジン層は、スクロール歯の強度に影響を与えない程度
の0.1〜0.3mm位の範囲の厚さに形成される。ここで、金
属母材表面の凹凸が大きいと、固化時のレジンに部分的
な収縮差が生じ、被覆レジン膜表面にうねりが生じ、形
状精度が悪くなってしまう。そこで、金属母材表面の凹
凸は、被覆レジン膜の厚さより１桁小さい15μｍ程度以
下が望ましい。即ち、金属母材の表面粗さは、Hmax＝１
〜15μｍの範囲にあることが望ましい。また、被覆レジ
ン材料を成形するときに、金型から離型時の応力を低減
するために、その抜き勾配は２゜以上必要である。被覆
レジン膜の肉厚の変化はスクロール歯としての寸法精度
が確保できないので、母材自体のテーパ角度もほぼ同じ
角度に設定する。さらに、被覆材料の破断は熱サイクル
時に発生する熱応力がコーナ部に集中することによって
起こることから、金属母材および被覆レジン表面のコー
ナ部のコーナ半径Ｒは0.5〜2mmの範囲の同じ値に設定す
る。このように、固定スクロールと揺動スクロールの歯
にテーパおよびコーナ半径Ｒをもたせても、両者の歯の
形状を同一に設計すれば、互いに干渉することなく、後
述する被覆レジン材料の寸法精度さえ確保できれば、高
い圧縮比が得られることがわかった。
母材としては、鋳鉄あるいはアルミニウムダイキャスト
など鋳造可能なもの、あるいは熱間鍛造の可能なもの
で、疲労強度が強く、剛性の高いものを用いる。このよ
うにして形成される母材およびスクロール歯の形状精度
は低いものでよい。しかし、金属母材と被覆レジン材料
との接着強度は金属母材の表面性状によって左右され
る。この金属母材の表面粗さがあまり良すぎると実質の
表面積が減少し、しかも表面接着層でのアンカー効果が
期待できなくなり、所望の接着強度が得られなくなる。
そこで、金属母材の表面粗さHmaxは、１μｍ以上が望ま
しい。一方、スクロールの歯の厚さは、一般に３〜4mm
であり、被覆層を含めてこの厚さを維持するには、被覆
レジン層は、スクロール歯の強度に影響を与えない程度
の0.1〜0.3mm位の範囲の厚さに形成される。ここで、金
属母材表面の凹凸が大きいと、固化時のレジンに部分的
な収縮差が生じ、被覆レジン膜表面にうねりが生じ、形
状精度が悪くなってしまう。そこで、金属母材表面の凹
凸は、被覆レジン膜の厚さより１桁小さい15μｍ程度以
下が望ましい。即ち、金属母材の表面粗さは、Hmax＝１
〜15μｍの範囲にあることが望ましい。また、被覆レジ
ン材料を成形するときに、金型から離型時の応力を低減
するために、その抜き勾配は２゜以上必要である。被覆
レジン膜の肉厚の変化はスクロール歯としての寸法精度
が確保できないので、母材自体のテーパ角度もほぼ同じ
角度に設定する。さらに、被覆材料の破断は熱サイクル
時に発生する熱応力がコーナ部に集中することによって
起こることから、金属母材および被覆レジン表面のコー
ナ部のコーナ半径Ｒは0.5〜2mmの範囲の同じ値に設定す
る。このように、固定スクロールと揺動スクロールの歯
にテーパおよびコーナ半径Ｒをもたせても、両者の歯の
形状を同一に設計すれば、互いに干渉することなく、後
述する被覆レジン材料の寸法精度さえ確保できれば、高
い圧縮比が得られることがわかった。
前記した目的を達成するためには、被覆レジン材料の設
計が最も重要である。すなわち、先に述べたように、種
々の熱可塑性樹脂も検討したが、ごく短時間のスクロー
ル稼動で接着面の剥離が起こり、スクロール歯が破損す
るか、圧縮比が急激に低下したからである。本発明は、
この被覆レジンの構成を中心とするものであり、好まし
い被覆レジン材料については、実施例の説明の中で詳述
する。
計が最も重要である。すなわち、先に述べたように、種
々の熱可塑性樹脂も検討したが、ごく短時間のスクロー
ル稼動で接着面の剥離が起こり、スクロール歯が破損す
るか、圧縮比が急激に低下したからである。本発明は、
この被覆レジンの構成を中心とするものであり、好まし
い被覆レジン材料については、実施例の説明の中で詳述
する。
以下に、本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図（ａ）は本発明によるスクロール圧縮機の金属と
プラスチックを複合したスクロールの断面図、同図
（ｂ）はその歯の部分の拡大図であり、１は固定スクロ
ール、２は揺動スクロール、1a、1bは固定スクロール１
のそれぞれ樹脂被覆底板および歯の樹脂被覆部、2a、2b
は揺動スクロール２のそれぞれ樹脂被覆底板および歯の
樹脂被覆部を示す。
プラスチックを複合したスクロールの断面図、同図
（ｂ）はその歯の部分の拡大図であり、１は固定スクロ
ール、２は揺動スクロール、1a、1bは固定スクロール１
のそれぞれ樹脂被覆底板および歯の樹脂被覆部、2a、2b
は揺動スクロール２のそれぞれ樹脂被覆底板および歯の
樹脂被覆部を示す。
なお、以下の参考例及び実施例は、すべて前に述べた母
材形状、スクロール歯形状によるものである。
材形状、スクロール歯形状によるものである。
参考例 ベースレジンとしてクレゾールノボラックエポキシ樹脂
（20重量％）、硬化剤としてフェノール（10重量％）、
充填材として石英ガラス粉（70重量％、50体積％）、そ
の他、硬化促進剤、シランカップリング剤、内部離型剤
を少量配合してなる半導体封止用レジンを用い、金属母
体をインサートしてトランスファ成形した。このとき、
このレジンの線膨張係数は2.3×10-5、２次転位温度Tg
は145℃であり、金属母体との接着力は100Kg/cm2（室
温）以上と測定された。成形されたスクロール歯の寸法
精度は、基準点に対し±３μｍと極めて高い精度が得ら
れた。
（20重量％）、硬化剤としてフェノール（10重量％）、
充填材として石英ガラス粉（70重量％、50体積％）、そ
の他、硬化促進剤、シランカップリング剤、内部離型剤
を少量配合してなる半導体封止用レジンを用い、金属母
体をインサートしてトランスファ成形した。このとき、
このレジンの線膨張係数は2.3×10-5、２次転位温度Tg
は145℃であり、金属母体との接着力は100Kg/cm2（室
温）以上と測定された。成形されたスクロール歯の寸法
精度は、基準点に対し±３μｍと極めて高い精度が得ら
れた。
こうして得られた固定スクロールと揺動スクロールを組
み立て、実機試験をした結果、所定の加速試験経過後も
スクロール歯の破損がなく、急激な圧縮比の低下がなか
った。しかし、固定スクロールと揺動スクロールの接触
部の被覆レジン表面は白化しており、摩耗が進んでいる
のが認められた。そこで、このレジン同士の静摩擦係数
を測定したところ、0.4〜0.45の範囲にあることがわか
った。
み立て、実機試験をした結果、所定の加速試験経過後も
スクロール歯の破損がなく、急激な圧縮比の低下がなか
った。しかし、固定スクロールと揺動スクロールの接触
部の被覆レジン表面は白化しており、摩耗が進んでいる
のが認められた。そこで、このレジン同士の静摩擦係数
を測定したところ、0.4〜0.45の範囲にあることがわか
った。
実施例１ 参考例で用いたエポキシ樹脂組成物をベースとし、さら
にグラファイト粉末と二硫化モリブデン（M0S2）粉末の
混合物を10重量％配合したエポキシ樹脂組成物をつく
り、参考例と同様に成形を行った。その結果、線膨張係
数は2.5×10-5、Tgは145℃、金属母体との接着力は100K
g/cm2以上と、参考例の場合とほとんど変わりはなかっ
たが、静摩擦係数は0.3と測定され、大幅に改善でき
た。
にグラファイト粉末と二硫化モリブデン（M0S2）粉末の
混合物を10重量％配合したエポキシ樹脂組成物をつく
り、参考例と同様に成形を行った。その結果、線膨張係
数は2.5×10-5、Tgは145℃、金属母体との接着力は100K
g/cm2以上と、参考例の場合とほとんど変わりはなかっ
たが、静摩擦係数は0.3と測定され、大幅に改善でき
た。
こうして得られた固定スクロールと揺動スクロールを組
み立て、実機試験をした結果、所定の加速試験経過後も
スクロール歯の破損がないばかりか、固定スクロールと
揺動スクロール底面の接触部の白化は認められず、良好
な寸法精度を保っていて、加速試験中ほとんど圧縮比の
低下が認められかなった。
み立て、実機試験をした結果、所定の加速試験経過後も
スクロール歯の破損がないばかりか、固定スクロールと
揺動スクロール底面の接触部の白化は認められず、良好
な寸法精度を保っていて、加速試験中ほとんど圧縮比の
低下が認められかなった。
実施例２ 参考例および実施例１で用いたエポキシレジンに代え
て、ベースレジンとしてビスマレイミド・トリアジン樹
脂（BTレジン、30重量％）、充填材として溶融シリカ
（60重量％）、固体潤滑材としてグラファイト粉末と二
硫化モリブデン（M0S2）の混合物（10重量％）を配合し
て得たレジン組成物をつくり、参考例と同様に成形を行
った。その結果、線膨張係数は2.1×10-5、Tgは195℃、
金属母材との接着力は200Kg/cm2（室温）以上と測定さ
れ、特に、150℃での金属との接着力が100Kg/cm2以上と
測定されたことは、耐久性がエポキシ樹脂の場合よりも
さらに向上するものと期待できた。静摩擦係数も0.3
と、実施例１と変わりがなかった。
て、ベースレジンとしてビスマレイミド・トリアジン樹
脂（BTレジン、30重量％）、充填材として溶融シリカ
（60重量％）、固体潤滑材としてグラファイト粉末と二
硫化モリブデン（M0S2）の混合物（10重量％）を配合し
て得たレジン組成物をつくり、参考例と同様に成形を行
った。その結果、線膨張係数は2.1×10-5、Tgは195℃、
金属母材との接着力は200Kg/cm2（室温）以上と測定さ
れ、特に、150℃での金属との接着力が100Kg/cm2以上と
測定されたことは、耐久性がエポキシ樹脂の場合よりも
さらに向上するものと期待できた。静摩擦係数も0.3
と、実施例１と変わりがなかった。
こうして得られた固定スクロールと揺動スクロールを組
み立て、実機試験をした結果、スクロールの破損、接触
部の白化は認められず、実施例１と比較すると揺動スク
ロールの駆動力は少なくてすみ、圧縮比は長期に亘って
安定していることがわかった。
み立て、実機試験をした結果、スクロールの破損、接触
部の白化は認められず、実施例１と比較すると揺動スク
ロールの駆動力は少なくてすみ、圧縮比は長期に亘って
安定していることがわかった。
以上説明した参考例および実施例１と実施例２で用いた
レジン組成物の物性値を使って、熱弾性応力解析を実施
した。その結果、第１図（ｂ）に示すような、θ＝22
゜,Hmax＝１〜15μm,コーナ半径Ｒ＝0.5〜2mmの形状の
母体金属に被覆レンジ膜を形成したものが最も集中応力
が少ないことが立証できた。さらに、レンジの線熱膨張
係数は3.0×10-5以下、Tgは高ければ高いほど、レジン
の破断応力に対する熱応力の関係から望ましいことがわ
かった。また、実施例で用いたレジンの成形収縮率は0.
5〜0.8％と小さいけれども、金属母材の形状をストレー
トにすると、歯の根元部の寸法精度は劣化して、所定の
目標精度５μｍ以下におさめられないことが解析でき
た。
レジン組成物の物性値を使って、熱弾性応力解析を実施
した。その結果、第１図（ｂ）に示すような、θ＝22
゜,Hmax＝１〜15μm,コーナ半径Ｒ＝0.5〜2mmの形状の
母体金属に被覆レンジ膜を形成したものが最も集中応力
が少ないことが立証できた。さらに、レンジの線熱膨張
係数は3.0×10-5以下、Tgは高ければ高いほど、レジン
の破断応力に対する熱応力の関係から望ましいことがわ
かった。また、実施例で用いたレジンの成形収縮率は0.
5〜0.8％と小さいけれども、金属母材の形状をストレー
トにすると、歯の根元部の寸法精度は劣化して、所定の
目標精度５μｍ以下におさめられないことが解析でき
た。
上記実施例では特定のベースレジンを用いた例について
説明したが、本発明で用いるベースレジンは、実施例で
用いたものに限ることなく、耐油性・耐フロンガス性に
優れかつ金属との接着性に優れる熱硬化性樹脂であり、
さらに無機フィラの配合によって、ここで示した線膨張
係数、成形収縮率が達成でき、望ましくは高いTgを得る
ことのできる樹脂であればよい。また、成形法について
も、トランスファモールド法に限定されるものではな
い。
説明したが、本発明で用いるベースレジンは、実施例で
用いたものに限ることなく、耐油性・耐フロンガス性に
優れかつ金属との接着性に優れる熱硬化性樹脂であり、
さらに無機フィラの配合によって、ここで示した線膨張
係数、成形収縮率が達成でき、望ましくは高いTgを得る
ことのできる樹脂であればよい。また、成形法について
も、トランスファモールド法に限定されるものではな
い。
ここで、本発明の実施に際して取り上げる可能性のある
若干の熱硬化性樹脂について説明する。まず、PEEK（ポ
リエーテルエーテルケトン）、芳香族ポリアミド、ポリ
アミド・イミド等の熱可塑性樹脂の中には、耐熱性、耐
油性に優れる樹脂があるが、現時点では実施例に示した
レジンほどには成形性に優れず、検討していないが、将
来成形性が改良され、実施例で示したと同等な線膨張係
数などの物性値が満足できれば、これらの熱可塑性樹脂
を採用できる可能性はある。また、BMC（バルクモール
ドコンパウンド）として知られる精密成形に適した不飽
和ポリエステルをベースとした熱硬化性樹脂があるが、
これは金属との接着性に優れず、かつ水分と高温により
加水分解する可能性が大であり、検討していない。しか
し、これらの物性が改良されれば、採用できる可能性は
ある。また、無機フィラを高充填したPPS（ポリフェニ
レンサルファイド）樹脂は、熱可塑性樹脂の中で最も実
施例のレジン物性に近い。結晶性樹脂であり、寸法精度
に劣るが、成形条件を検討中であり、実現の可能性は最
も高い。
若干の熱硬化性樹脂について説明する。まず、PEEK（ポ
リエーテルエーテルケトン）、芳香族ポリアミド、ポリ
アミド・イミド等の熱可塑性樹脂の中には、耐熱性、耐
油性に優れる樹脂があるが、現時点では実施例に示した
レジンほどには成形性に優れず、検討していないが、将
来成形性が改良され、実施例で示したと同等な線膨張係
数などの物性値が満足できれば、これらの熱可塑性樹脂
を採用できる可能性はある。また、BMC（バルクモール
ドコンパウンド）として知られる精密成形に適した不飽
和ポリエステルをベースとした熱硬化性樹脂があるが、
これは金属との接着性に優れず、かつ水分と高温により
加水分解する可能性が大であり、検討していない。しか
し、これらの物性が改良されれば、採用できる可能性は
ある。また、無機フィラを高充填したPPS（ポリフェニ
レンサルファイド）樹脂は、熱可塑性樹脂の中で最も実
施例のレジン物性に近い。結晶性樹脂であり、寸法精度
に劣るが、成形条件を検討中であり、実現の可能性は最
も高い。
本発明によれば、被覆レジン材料に無機フィラを高充填
した経過、μｍオーダの高い成形精度が得られ、またベ
ースレジンとして耐油性、耐フロンガス性に優れかつ金
属との接着強度の高いものを用いるので、スクロール歯
の寸法精度および強度の耐久性が向上する。さらに、被
覆材料に固体潤滑材を配合した結果、静摩擦係数が低下
して摩耗がほとんどなく、スクロールの駆動力が低減で
き、圧縮比の経時変化がほとんどなくなった。さらに、
金属母体の形状および被覆レジンの形状を、応力集中の
ない寸法精度確保に有利なものにすることによって、被
覆レジンの破断がなく耐久性に優れる金属・プラチック
複合化スクロールが具現できる。以上の耐久性に優れる
レジン組成とスクロール構造を見いだした結果、従来の
機械加工による精密切削スクロールに比べ、工程数を1/
3に、工程時間を1/2に低減でき、大幅な設備投資効率の
改善ができる。
した経過、μｍオーダの高い成形精度が得られ、またベ
ースレジンとして耐油性、耐フロンガス性に優れかつ金
属との接着強度の高いものを用いるので、スクロール歯
の寸法精度および強度の耐久性が向上する。さらに、被
覆材料に固体潤滑材を配合した結果、静摩擦係数が低下
して摩耗がほとんどなく、スクロールの駆動力が低減で
き、圧縮比の経時変化がほとんどなくなった。さらに、
金属母体の形状および被覆レジンの形状を、応力集中の
ない寸法精度確保に有利なものにすることによって、被
覆レジンの破断がなく耐久性に優れる金属・プラチック
複合化スクロールが具現できる。以上の耐久性に優れる
レジン組成とスクロール構造を見いだした結果、従来の
機械加工による精密切削スクロールに比べ、工程数を1/
3に、工程時間を1/2に低減でき、大幅な設備投資効率の
改善ができる。
以上詳説したように、本発明によれば、熱サイクルによ
り角部で被覆材料が破断することがなくなり、高い信頼
性を有しかつ生産性に優れたスクロール圧縮機の実現が
可能となる。
り角部で被覆材料が破断することがなくなり、高い信頼
性を有しかつ生産性に優れたスクロール圧縮機の実現が
可能となる。
第１図（ａ）は本発明によるスクロール圧縮機の金属と
プラスチックを複合したスクロールの断面図、同図
（ｂ）はその歯の部分の拡大図、第２図は従来のスクロ
ール圧縮機の要部概略断面図、第３図はその動作説明
図、第４図は該スクロール圧縮機の固定スクロールと揺
動スクロールの歯の部分の拡大断面図、第５図は従来提
案されている金属・プラスチック複合スクロールの断面
図、第６図はその製法を示す概念図である。 符号の説明 １……固定スクロール 1a……固定スクロールの樹脂被覆底板 1b……固定スクロールの歯の樹脂被覆部 ２……揺動スクロール 2a……揺動スクロールの樹脂被覆底板 2b……揺動スクロールの歯の樹脂被覆部
プラスチックを複合したスクロールの断面図、同図
（ｂ）はその歯の部分の拡大図、第２図は従来のスクロ
ール圧縮機の要部概略断面図、第３図はその動作説明
図、第４図は該スクロール圧縮機の固定スクロールと揺
動スクロールの歯の部分の拡大断面図、第５図は従来提
案されている金属・プラスチック複合スクロールの断面
図、第６図はその製法を示す概念図である。 符号の説明 １……固定スクロール 1a……固定スクロールの樹脂被覆底板 1b……固定スクロールの歯の樹脂被覆部 ２……揺動スクロール 2a……揺動スクロールの樹脂被覆底板 2b……揺動スクロールの歯の樹脂被覆部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 枡田 正美 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 松崎 淳 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−79088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−91388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−157315（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−8493（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−38189（ＪＰ，Ｕ)
Claims (9)
- 【請求項１】渦巻状に形成した第１の歯を有する固定ス
クロール部と渦巻状に形成した第２の歯を有する揺動ス
クロール部とを有し、前記固定スクロール部と前記揺動
スクロール部とを対向させて前記第１の歯と前記第２の
歯とを嵌め合わせ前記揺動スクロール部を前記固定スク
ロール部に対して揺動回転させることにより気体を圧縮
し吐出するスクロール圧縮機であって、前記第１の歯と
前記第２の歯とは、歯先が根元よりも狭いテーパ状で角
部の断面がＲ形状に形成され面粗さがHmax＝１〜15μｍ
の範囲の表面を有する金属母材と、該金属母材の前記表
面を固体潤滑剤と無機充填フィラとを含有する熱硬化性
樹脂で一様な厚さに被覆する被覆層とを有し、該被覆層
を前記角部のＲ形状の部分にも前記一様な厚さに形成す
ることにより前記揺動回転させたときに発生する前記被
覆層の前記角部への熱応力の集中を緩和したことを特徴
とするスクロール圧縮機。 - 【請求項２】前記熱硬化性樹脂がエポキシ系の樹脂であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロ
ール圧縮機。 - 【請求項３】前記固体潤滑剤がグラファイト粉末と硫化
モリブデン粉末との混合物であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項４】前記無機充填剤は石英ガラス粉または溶融
シリカであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のスクロール圧縮機。 - 【請求項５】前記固体潤滑剤と無機充填フィラとを含有
する熱硬化性樹脂より成る被覆層は、線膨張係数が3.0
×10-5/℃以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項６】前記固体潤滑剤と無機充填フィラとを含有
する熱硬化性樹脂より成る被覆層は、２次転移温度が14
5℃以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項７】前記固定スクロール部と前記揺動スクロー
ル部との少なくとも一方が、鋳鉄またはアルミニウムダ
イキャストを素材とし、鋳造により成形されたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮
機。 - 【請求項８】前記固定スクロール部と前記揺動スクロー
ル部との少なくとも一方が、熱間鋳造により成形された
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロー
ル圧縮機。 - 【請求項９】前記第１の歯と前記第２の歯との前記断面
形状は同じであり、前記角部のＲ形状は極率半径が0.5
〜2mmの範囲に有ることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のスクロール圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60134064A JPH0788823B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | スクロール圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60134064A JPH0788823B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | スクロール圧縮機 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7750995A Division JPH0842468A (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | スクロール圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61294180A JPS61294180A (ja) | 1986-12-24 |
| JPH0788823B2 true JPH0788823B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15119522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60134064A Expired - Lifetime JPH0788823B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | スクロール圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788823B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01271683A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-30 | Tokico Ltd | スクロール式流体機械 |
| JPH0842468A (ja) * | 1995-04-03 | 1996-02-13 | Hitachi Ltd | スクロール圧縮機 |
| JP6413312B2 (ja) * | 2014-04-16 | 2018-10-31 | 住友ベークライト株式会社 | ポンプ、および樹脂組成物 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54157315A (en) * | 1978-06-02 | 1979-12-12 | Hitachi Ltd | Scroll fluid machine |
| JPS5749001A (en) * | 1980-09-10 | 1982-03-20 | Hitachi Ltd | Scroll fluid machine |
| JPS5891388A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | スクロ−ル流体機械 |
| JPS5979088A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | Mitsubishi Electric Corp | スクロ−ル圧縮機 |
| JPS59218382A (ja) * | 1983-05-25 | 1984-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | スクロ−ル圧縮機 |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60134064A patent/JPH0788823B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61294180A (ja) | 1986-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |