スクロール型流体機械
【課題】真空中で使用しても膜の膨らみが発生せず、アルマイト皮膜の微細なポーラスの表面積を縮小して当該アルマイト皮膜が真空中に晒されてもガス拡散により装置側を汚染しないアルマイト皮膜を使用したスクロール型流体機械を提供すること。
【解決手段】ケーシングと、該ケーシングに固定され、渦巻状の固定スクロール板を有するアルミニウム合金製の固定スクロールと、該固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板３２を有するアルミニウム合金製の偏心回転可能な旋回スクロールを備え、密閉された流体室を画成する前記旋回スクロールと前記固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラス３２ａが形成されたアルマイト皮膜３２Ｃを設けて成るスクロール型流体機械において、前記アルマイト被膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄを析出させ、該金属３２Ｄの周りに樹脂３２Ｅを含浸させる。
【解決手段】ケーシングと、該ケーシングに固定され、渦巻状の固定スクロール板を有するアルミニウム合金製の固定スクロールと、該固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板３２を有するアルミニウム合金製の偏心回転可能な旋回スクロールを備え、密閉された流体室を画成する前記旋回スクロールと前記固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラス３２ａが形成されたアルマイト皮膜３２Ｃを設けて成るスクロール型流体機械において、前記アルマイト被膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄを析出させ、該金属３２Ｄの周りに樹脂３２Ｅを含浸させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定スクロールと旋回スクロールを備え、旋回スクロールを固定スクロールに対して偏心回転させることによって、両スクルールにて画成される流体室の体積を変化させて真空又は高圧状態を作り出すスクロール型流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空状態又は高圧状態を作り出す装置として、互いに噛み合うように配置された固定スクロールと旋回スクロールとを備えるスクロール型流体機械が知られている。このスクロール型流体機械には、サクションアダプタとエキゾーストアダプタとが設けられており、所望の容器内を真空状態にしたい場合には、サクションアダプタに当該容器が接続され、所望の容器内を高圧状態にしたい場合には、エキゾーストアダプタに当該容器が接続される。このようにスクロール型流体機械は、真空状態を作り出す用途で用いられることがあるために「スクロール型真空ポンプ」と呼ばれることがあり、このスクロール型真空ポンプは、理化学分析機器、電子顕微鏡、半導体製造装置等の分野で利用されている。
【０００３】
ここで、斯かるスクロール型流体機械の具体的構成について概説すると、固定スクロールは、外枠等を構成するケーシング内に固定されており、渦巻状（スクロール状）の固定スクロール板を有している。又、旋回スクロールは、固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有しており、この旋回スクロール板は、固定スクロール板に対して偏心回転するようケーシングに支持されている。
【０００４】
そして、固定スクロールの一部と旋回スクロールの一部とが互いに当接し合い、この当接によって固定スクロールと旋回スクロール間に密閉された流体室が画成される。ここで、固定スクロールと旋回スクロールの互いに当接する部分は、旋回スクロールが偏心回転しているときに互いに摺動する摺動面を成すとともに流体室を画成する面を構成する。
【０００５】
而して、旋回スクロールが固定スクロールに対して偏心回転することにより、一時的に密閉の状態が解除された流体室へサクションアダプタから空気等の流体が流入した後、流体室が再び密閉状態となり、その後、該流体室内の体積が次第に小さくなって内部の流体が圧縮され、圧縮された流体がエキゾーストアダプタから流体室外へと排出される。
【０００６】
ところで、固定スクロールと旋回スクロールの材質には、旋回スクロールの高速回転化及び流体機械の軽量化を図るためにアルミニウム合金鋳物が使用されている。そして、流体室を画成する固定スクロールと旋回スクロールの摺動面には、アルマイト処理を施すことによりアルマイト皮膜を形成して摺動面の硬度を高めている。尚、このアルマイト皮膜においては、微細なポーラスが無数に形成された状態となっている。
【０００７】
而して、旋回スクロールが偏心回転しているときには、旋回スクロールと固定スクロールのそれぞれの摺動面上に設けられたアルマイト皮膜同士が互いに摺動し合うが、このときに摺動面の焼付き、かじり、摩耗等の問題が発生し易い。このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、アルマイト皮膜の上に電気Ｎｉ−Ｐめっきを施すことによって、靭性に優れた表面処理層を形成する技術が提案されている。
【０００８】
又、スクロール型流体機械をスクロール型真空ポンプとして使用する場合、微細なポーラスが無数に形成されたアルマイト皮膜から流体室内へのガス放出面積が大きくなり、この結果として放出されるガスの量が多くなってしまう。ここで、ガス放出量は、スクロール型流体機械の性能因子の１つであり、この量が多いことはスクロール型流体機械の性能が低いことを意味し、この問題を解決するため、特許文献２には、ポーラス中に金属又は樹脂を含浸させたアルマイト皮膜上にパラフィン系やシリコン系の潤滑油又はグリースから成る層を設ける技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１４４９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−０７６６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のスクロール型流体機械においては、前述のように固定スクロールと旋回スクロールの摺動面がアルマイト処理によって硬化されるが、スクロール型流体機械を大気圧以上のスクロール型圧縮機として使用する場合には、アルマイト皮膜にニッケル金属がめっきされた皮膜に問題は発生しない。
【００１１】
しかし、この皮膜をスクロール型真空ポンプに使用した場合には、アルマイト皮膜内の微細なポーラスに含まれた空気が真空中において膨張するためにニッケル皮膜が膨らみ、このニッケル皮膜がシール材との摺動によって剥離してしまうという問題が発生する。
【００１２】
又、特許文献２に提案されているように、ポーラス中に金属又は樹脂を含浸させたアルマイト皮膜上にパラフィン系やシリコン系の潤滑油又はグリースから成る層を設ける構成では、潤滑油又はグリースを塗布するための作業が必要であり、生産性が悪いという問題がある。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、真空中で使用しても膜の膨らみが発生せず、アルマイト皮膜の微細なポーラスの表面積を縮小して当該アルマイト皮膜が真空中に晒されてもガス拡散により装置側を汚染しないアルマイト皮膜を使用したスクロール型流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、アルマイト処理において一般的に使用されている二次電解着色と、鋳物鋳造後に発生する微細な貫通穴や溶接後に発生した微細な貫通穴の穴埋めに使用されている樹脂真空含浸に着目した。
【００１５】
アルマイト処理後の二次電解着色は、金属塩中でアルマイト皮膜に電解を掛けてその内部に金属を析出させて着色する技術であるが、真空面に使用するアルマイト皮膜としてはガス放出等の問題が改善されていないために通常のアルマイト皮膜と大差はない。
【００１６】
又、樹脂の真空含浸は、真空度に影響を及ぼさない樹脂で微細な貫通孔を塞ぐには適しているが、直径に対して深さがなく、樹脂の粘性と穴径の大きさによっては、貫通していない穴を埋めるには適していない場合がある。
【００１７】
しかしながら、これら２つの技術を使用して、二次電解処理によるアルマイト皮膜のポーラス内に金属を析出させ、ポーラスの穴径を小さくした後、樹脂を真空含浸させる順番で適用すれば、アルマイト皮膜の微細なポーラスの表面積を縮小し、該アルマイト皮膜が真空中に晒されてももガス拡散により装置側を汚染しないという知見を得た。
【００１８】
従って、請求項１記載の発明は、ケーシングと、該ケーシングに固定され、渦巻状の固定スクロール板を有するアルミニウム合金製の固定スクロールと、該固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有するアルミニウム合金製の偏心回転可能な旋回スクロールを備え、密閉された流体室を画成する前記旋回スクロールと前記固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜を設けて成るスクロール型流体機械において、前記アルマイト被膜のポーラス中に金属を析出させ、該金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、二次電解処理によって前記アルマイト皮膜のポーラス中へ金属を析出させた後、真空含浸によって前記金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記金属は、ニッケル、錫、銀、又は金であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記樹脂は、メタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記固定スクロール及び旋回スクロールを構成するアルミニウム合金は、Ｓｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１及び２記載の発明によれば、流体室を画成する固定スクロールと旋回スクロールの各面には、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜が設けられ、そのポーラスの内部には潤滑性が良い金属が付着しているため、固定スクロールと旋回スクロールとが互いに当接摺動する摺動面の摩擦力を低減させることができ、当該スクロール型流体機械の耐久性向上を図ることができる。又、析出した金属を付着させたアルマイト皮膜のポーラス中に樹脂を真空中で含浸させることによって、ポーラス内を空気溜まりなく塞ぐことができ、アルマイト皮膜から放出されるガスの量を低減させて真空ポンプとしての性能低下を抑えることができる。又、含浸樹脂として、高真空になってもガスが発生しにくい樹脂を使用すれば、ガスの拡散に伴う真空系内の汚染を防ぐことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、アルマイト皮膜のポーラス中に析出させる金属として、潤滑性の高いニッケル、錫、銀、又は金を使用するため、固定スクロールと旋回スクロールの摺動面の自己潤滑性が高められ、摺動面の摩擦抵抗の低減と耐摩耗性の向上が図られる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、含浸樹脂には高真空になってもガスが発生しにくいメタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂を使用するため、ガス拡散による真空系内の汚染を防ぐことができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、固定スクロール及び旋回スクロールを構成するアルミニウム合金がＳｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下の範囲で含んでいるため、合金元素、特に、鋳造時に共晶となって網目状に生じるＳｉとＣｕの量を少なくすることができ、アルマイト処理を行うときに共晶物が脱落して生じる表面凹凸の低滅を図ることができるとともに、アルマイト皮膜の厚さのバラツキを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本発明に係るスクロール型流体機械の破断側面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は同スクロール型流体機械の固定スクロールと旋回スクロールの要部断面図、図４は同固定スクロールと旋回スクロールの摺動面部分の拡大断面図である。
【００２９】
本発明に係るスクロール型流体機械１は、外枠を構成するケーシング１０を有し、このケーシング１０の上部には、図１に示すように、サクションアダプタ１１とエキゾーストアダプタ１２とが並設されている。そして、これらのサクションアダプタ１１とエキゾーストアダプタ１２は、これらにそれぞれ形成された貫通孔１１ａ，１２ａを介して後述の固定スクロールケース２１内に連通している。
【００３０】
而して、所望の不図示の容器内を真空状態にしたい場合には、当該容器をサクションアダプタ１１に接続してスクロール型流体機械１を駆動することにより、当該容器内を真空状態にすることができる。即ち、スクロール型流体機械１をスクロール型真空ポンプとして使用する場合には、容器内の流体である空気がスクロール型流体機械１によって抜き取られ、エキゾーストアダプタ１２から排出されるため、容器内が真空状態とされる。
【００３１】
逆に、所望の容器内を高圧状態としたい場合には、当該容器をエキゾーストアダプタ１２に接続してスクロール型流体機械１を駆動することにより、当該容器内を高圧状態にすることができる。このとき、スクロール型流体機械１は、スクロール型圧縮機として機能する。
【００３２】
ところで、図１に示すように、ケーシング１０の内部には、固定スクロール２０と旋回スクロール３０とが設けられている。そして、ケーシング１０の外部には、内部に不図示のモータを備えたモータケース４０が接続されている。
【００３３】
前記固定スクロール２０は、２分割された固定スクロールケース２１を有しており、該固定スクロールケース２１は、略同一円形状を成す２つの端面２１Ａ，２１Ｂと、これらの端面２１Ａ，２１Ｂ同士を接続する周面２１Ｃとによって構成されている。ここで、端面２１Ａ，２１Ｂは平行の位置関係にあり、固定スクロールケース２１は、ケーシング１０に対して移動不能に固定されている。
【００３４】
又、固定スクロールケース２１内には、旋回スクロール３０を構成する旋回スクロール円盤３１が設けられている。この旋回スクロール円盤３１は、半径が固定スクロールケース２１の端面２１Ａ，２１Ｂのそれよりも若干大きい円形状を成し、端面２１Ａ，２１Ｂからそれぞれ等しい距離で離間し、且つ、端面２１Ａ，２１Ｂに平行の位置関係で配置されている。そして、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａは、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａに対向し、旋回スクロール円板３１の他方の面３１Ｂは、固定スクロールケース２１の他方の端面２１Ｂに対向している。
【００３５】
更に、旋回スクロール円盤３１の中心から偏心した位置には貫通孔３０ａが形成されており、この貫通孔３０ａにはクランクシャフト５０が貫通している。そして、旋回スクロール円盤３１は、ベアリング５１を介してクランクシャフト５０に旋回可能に支持されている。又、クランクシャフト５０は、ベアリング５２を介してケーシング１０に回転可能に支持されている。従って、旋回スクロール３０は、ケーシング１０に間接的に支持された状態となっている。
【００３６】
そして、クランクシャフト５０は、前記モータケース４０内の不図示のモータの出力軸（モータ軸）に連結されており、駆動源としてのモータによって回転駆動される。ここで、旋回スクロール円盤３１の貫通孔３０ａ内に位置するクランクシャフト５０の部分においては、該クランクシャフト５０の回転軸は貫通孔３０ａの半径方向の中心に位置しておらず偏心した位置にある。又、前述のように、貫通孔３０ａは旋回スクロール円盤３１の中心から偏心した位置に形成されている。このため、クランクシャフト５０が回転すると、旋回スクロール円盤３１は、固定スクロールケース２１に対して旋回運動する。
【００３７】
又、旋回スクロール円盤３１上には、板状の旋回スクロール板３２が設けられている。具体的には、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ上に一方の旋回スクロール板３２Ａが設けられており、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂ上に他方の旋回スクロール板３２Ｂが設けられている。
【００３８】
そして、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂは、図２に示すように、帯状の板が渦巻状に丸められた形状に成形されており、それぞれの一方の側縁が一方の面３１Ａ、他方の面３１Ｂにそれぞれ固着されている。尚、図１の側断面図においては、旋回スクロール板３２Ａは、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａから固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａに至るまで突出したフィン状を成しており、同様に旋回スクロール板３２Ｂは、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂから固定スクロールケース２１の他方の端面２１Ｂに至るまで突出したフィン状を成している。ここで、旋回スクロール板３２は、旋回スクロール円盤３１と共に旋回スクロール３０を構成している。
【００３９】
又、固定スクロールケース２１の内周面の端面２１Ａ，２１Ｂの部分には、板状の固定スクロール板２２が設けられている。具体的には、端面２１Ａ上に固定スクロール板２２Ａが設けられており、端面２１Ｂ上に固定スクロール板２２Ｂが設けられている。
【００４０】
図２に示すように、固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂは、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂと同様に帯状の板がスクロール状に丸められた形状を成し、それぞれの一方の側縁が端面２１Ａ，２１Ｂに固着された状態になっている。尚、図１の側断面図においては、固定スクロール板２２Ａは、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａから旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａに至るまで突出したフィン状を成しており、同様に固定スクロール板２２Ｂは、固定スクロールケース２１の他方の端面２１Ｂから旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂに至るまで突出したフィン状を成している。
【００４１】
又、図２に示すように、固定スクロール板２２と旋回スクロール板３２とは互いに噛合った状態となっており、固定スクロール板２２の全面は、旋回スクロール板３２の略全面に沿って対向して配置された状態となっている。ここで、固定スクロール板２２は、固定スクロールケース２１と共に固定スクロール２０を構成している。
【００４２】
更に、固定スクロール板２２の面と旋回スクロール板３２の面とは、同時に２箇所以上で当接可能に構成されている。又、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａと他方の面３１Ｂは、それぞれ鏡板面を構成しており、固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂの突出方向における先端部とそれぞれ常時互いに当接している。同様に、固定スクロールケース２１の内周面の端面２１Ａ，２１Ｂの部分は、鏡板面を構成しており、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂの突出方向における先端部とそれぞれ常時互いに当接している。
【００４３】
より詳細には、図３に示すように、一方の端面２１Ａに対向する渦巻状の旋回スクロール板３２Ａの先端部に沿って、自己潤滑性樹脂から成るチップシール３３が設けられている。同様に、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａに対向する渦巻状の固定スクロール板２２Ａの先端部に沿って、自己潤滑性樹脂から成るチップシール２３が設けられている。
【００４４】
従って、旋回スクロール板３２Ａは、チップシール２３，３３を介して固定スクロールケース２１に当接し、固定スクロール板２２Ａは、旋回スクロール円盤３１に当接している。そして、チップシール２３，３３によって、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａと旋回スクロール板３２Ａとの間のシール性が高められ、又、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａと固定スクロール板２２Ａとのシール性が高められている。尚、説明の都合上、図３には一方の固定スクロール板２２Ａ、旋回スクロール板３２Ａ等について示したが、他方の固定スクロール板２２Ｂ、旋回スクロール板３２Ｂ等についても同様に構成されている。
【００４５】
而して、固定スクロール２０と旋回スクロール３０を構成する各部の当接により、固定スクロール２０と旋回スクロール３０との間において、旋回スクロール板３２と固定スクロール板２２及び旋回スクロール円盤３１と固定スクロールケース２１とにより囲まれる密閉された流体室２０ａが画成されている。ここで、流体室２０ａを画成している面は、旋回スクロール３０が偏心回転しているときに互いに摺動する摺動面を成す。旋回スクロール板３２が偏心回転すると、固定スクロール板２２と旋回スクロール板３２とが互いに摺動し、固定スクロール板２２と旋回スクロール板３２との当接位置が変化する。そして、この当接位置の変化により流体室２０ａの体積が次第に減少して流体が圧縮されながら送り出される。
【００４６】
ところで、本実施の形態では、固定スクロール２０と旋回スクロール３０の材質には、アルミニウム合金鋳物が使用されている。このアルミニウム合金鋳物は、Ｓｉを４．０〜１０％含み、Ｃｕを４．０％以下の量で含む。Ｓｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下としたのは、合金元素、特に、鋳造時に共晶となって網目状に生じるＳｉとＣｕの量を少なくするためである。このことによって、後述のアルマイト処理を行うときに、共晶物が脱落して生じる表面の凹凸の低滅を図ることができ、又、後述のアルマイト皮膜３２Ｃの厚さのバラツキを抑えることができる。
【００４７】
而して、流体室２０ａを画成する固定スクロール２０と旋回スクロール３０の面、即ち、固定スクロール板２２と旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ及び他方の面３１Ｂ、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａ及び他方の端面２１Ｂ、旋回スクロール板３２の面にはアルマイト処理が施されており、図４に示すように、このアルマイト処理によってアルマイト皮膜３２Ｃが形成されている。このアルマイト皮膜３２Ｃによって、流体室２０ａを画成する固定スクロール２０と旋回スクロール３０の各面が硬化され、その耐摩耗性が高められている。
【００４８】
ところで、アルマイト皮膜３２Ｃには、無数の微細なポーラス３２ａが形成されているが、ポーラス３２ａ中には、図４に示すように、金属から成る析出物３２Ｄが含浸されており、この析出金属３２Ｄの周りには樹脂３２Ｅが含浸されている。
【００４９】
尚、説明の都合上、図４では、旋回スクロール板３２の表面についてのみを示しているが、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａ及び他方の端面２１Ｂ、固定スクロール板２２、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ及び他方の面３１Ｂの各表面にも同様にアルマイト皮膜が形成されている。
【００５０】
ここで、旋回スクロール板３２に対する表面処理方法を図５、図６−１及び図６−２に基づいて説明する。尚、図５は表面処理手順をその工程順に示すフロー図、図６−１及び図６−２は処理装置と旋回スクロール板表面の拡大断面を工程順に示す図である。
【００５１】
先ず、図５及び図６−１のステップＳ１に示すように、所望の形状に鋳造されたアルミニウム合金鋳物を機械加工して所望の形状・寸法の旋回スクロール３０が得られるが、その旋回スクロール板３２のアルミニウム合金素材３２Ｆの表面は、平滑に仕上げ加工されている。
【００５２】
次に、硫酸アルマイト処理工程に移行し、先ず、旋回スクロール３０の表面に付着した油脂が脱脂され、その後、脱脂に使用された溶液が水で洗い流される。そして、更に旋回スクロール３０が不図示の槽内の中和液に浸漬されてその表面が中和され、中和処理後は表面に付着した中和液が水洗いによって除去される。
【００５３】
その後、図６−１のステップＳ２に示すように、硫酸槽６０内の硫酸溶液中に旋回スクロール３０を浸漬し、その旋回スクロール板３２のアルミニウム合金素材３２Ｆ表面を硫酸アルマイト（陽極酸化）処理する。すると、旋回スクロール板３２のアルミニウム合金素材３２Ｆ表面に、微細なポーラス３２ａが無数に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃが形成される。
【００５４】
そして、アルマイト処理後は、旋回スクロール３０の表面に付着した硫酸溶液を水洗いし、更に旋回スクロール３０を不図示の槽内の中和液に浸漬して中和処理する。中和処理後は、旋回スクロール３０の表面に付着した中和液を水で洗い流す。その後、酢酸ニッケル水溶液又は水蒸気によってアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａの開口部の孔径を小さくする（封孔）。
【００５５】
以上の硫酸アルマイト処理が終了すると、次の二次電解処理に移行する（図５参照）。
【００５６】
二次電解処理においては、旋回スクロール３０の表面に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃが活性な状態のうちに、図６−１のステップＳ３に示すように、ニッケル等の金属イオンが入った金属塩浴（槽）６１でアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄを析出させる。
【００５７】
即ち、旋回スクロール３０（旋回スクロール板３２）の表面に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃを電極として、同じく金属塩浴（槽）６１中に浸漬された金属板６２に通電して二次電解処理することによって、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄを析出させる（図５及び図６−１のステップＳ３参照）。ここで、析出させる金属３２Ｄとしては、ニッケルの他、錫、銀、金等の潤滑性の高いものが好ましい。
【００５８】
以上のように、二次電解処理によってアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄが析出されると、次の真空含浸処理によってアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に析出した金属３２Ｄの周りに樹脂３２Ｅが含浸される（ステップＳ４〜Ｓ８）。
【００５９】
即ち、図６−２のステップＳ４に示すように、旋回スクロール３０を容器６３内に入れ、真空ポンプ６４を駆動して容器６３内を例えば１００Ｐａまで減圧し、減圧後は容器６３内にメタクリル酸エステルを主成分とする含浸液を注入する（ステップＳ５）。すると、図６−２（図４）に示すように、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内の微細な間隙まで含浸液が染み込み、ポーラス３２ａ中に析出された金属３２Ｄの周りに樹脂３２Ｅが含浸される。尚、本実施の形態では、含浸樹脂３２Ｅとして、高真空になってもガス画発生しにくい樹脂としてメタクリル酸エステル系樹脂を使用したが、同様の樹脂としてシリコン系樹脂を使用することができる。
【００６０】
上述のようにしてアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内に樹脂３２Ｅが含浸されると、容器６３内で旋回スクロール３０が回転駆動され、該旋回スクロール３０に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃの表面に残った液が遠心力によって除去される（ステップＳ６）。
【００６１】
次に、図６−２のステップＳ７に示すように、旋回スクロール３０を水槽６５内の水に浸漬し、その表面に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス内３２ａ以外に付着している含浸液を水洗いする。
【００６２】
その後、水槽６５から旋回スクロール３０を取り出し、図６−２のステップＳ８に示すように、その表面のアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内に含浸された含浸液を温度１５０℃以下の熱風６６で乾燥させることによって樹脂を硬化させ、旋回スクロール３０に対する一連の表面処理が終了し、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内部の空間が析出金属３２Ｄと含浸樹脂３２Ｅで全て満たされる。
【００６３】
以上の原理から考えると、含浸樹脂３２Ｅのみでアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内を埋めることが可能に思えるが、含浸液自体が水溶性であるため、水洗時にポーラス３２ａ内に埋まった含浸液が外部に溶け出してしまい、ポーラス３２ａの穴径を小さくすることができない。二次電解処理によりポーラス３２ａ内に金属３２Ｄを析出させ、ポーラス３２ａ内の径を極微細にすることにより初めて含浸樹脂３２Ｅにてポーラス３２ａ内の隙間を埋めることが可能になる。
【００６４】
尚、以上は特に旋回スクロール３０に対する表面処理について説明したが、固定スクロール２０に対しても同様の表面処理がなされる。
【００６５】
而して、本実施の形態によれば、流体室２０ａを画成する固定スクロール２０と旋回スクロール３０の各摺動面には、アルマイト処理によって微細なポーラス３２ａが形成されたアルマイト皮膜３２Ｃが形成され、そのポーラス３２ａの内部には潤滑性が良い析出金属３２Ｄが付着しているため、固定スクロール２０と旋回スクロール３０とが互いに当接摺動する摺動面の摩擦力を低下させることができ、当該スクロール型流体機械１の耐久性向上を図ることができる。
【００６６】
又、析出金属３２Ｄを付着させたアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に樹脂３２Ｅを真空中で含浸させることによって、ポーラス３２ａ内を空気溜まりなく塞ぐことができるため、アルマイト皮膜３２Ｃから放出されるガスの量を低減させて当該スクロール型流体機械の真空ポンプとしての性能低下を抑えることができる。
【００６７】
更に、含浸樹脂３２Ｅには高真空になってもガスが発生しにくいメタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂を使用するため、ガス拡散による真空系内の汚染を防ぐことができる。
【００６８】
又、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に析出させる金属３２Ｄとして、潤滑性の高いニッケル、錫、銀、又は金を使用するため、固定スクロール２０と旋回スクロール３０の摺動面の自己潤滑性が高められ、摺動面の摩擦抵抗の低減と耐摩耗性の向上が図られる。
【００６９】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００７０】
以上のアルマイト皮膜を有するスクロール型真空ポンプを用いて真空排気特性を測定した。ここで、真空排気特性とは、スクロール型流体機械（スクロール型真空ポンプ）のサクションアダプタに真空計を取り付け、スクロール型真空ポンプを駆動した後の経過時間に対するサクションアダプタ部の圧力の変化を見るものである。
【００７１】
先ず、最初に前記特許文献２（特開２００４−７６６８５号公報）に示されるアルマイト皮膜中に四フッ化エチレン樹脂を含浸させ、その皮膜上に約０. ５μｍのシリコン潤滑油層を設けた固定スクロール及び旋回スクロールを使用して真空排気特性を測定した結果、約２０分間で１Ｐａの減圧に到達した。その後、固定スクロール及び旋回スクロールを当該発明によって形成されたアルマイト皮膜を有する部品に変更し、真空排気特性を測定したところ、１Ｐａまで減圧するのに要する到達時間が約２０分間と同等な結果が得られた。
【００７２】
尚、アルマイト皮膜のポーラスに金属を析出させた後の極微細な間隙を埋める樹脂としては、低粘度の架橋シリコンを真空中で含浸させ、表面の余分な液を拭き取った後、熱又は薬剤により架橋シリコンを硬化させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、旋回スクロールと固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜を設けて成るスクロール型流体機械に対して適用可能であって、特に当該スクロール型流体機械をスクロール型真空ポンプとして使用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るスクロール型流体機械の側断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明に係るスクロール型流体機械の固定スクロールと旋回スクロールの要部断面図である。
【図４】本発明に係るスクロール型流体機械の固定スクロールと旋回スクロールの摺動面部分の拡大断面図である。
【図５】表面処理手順をその工程順に示すフロー図である。
【図６−１】処理装置と旋回スクロール板表面の拡大断面を工程順（機械加工→硫酸アルマイト処理→二次電解処理）に示す図である。
【図６−２】処理装置と旋回スクロール板表面の拡大断面を工程順（真空含浸処理）に示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ スクロール型流体機械
１０ ケーシング
１１ サンションアダプタ
１２ エキゾーストアダプタ
２０ 固定スクロール
２０ａ 流体室
２１ 固定スクロールケース
２２ 固定スクロール板
２３ チップシール
３０ 旋回スクロール
３２ 旋回スクロール板
３２Ｃ アルマイト皮膜
３２Ｄ 析出金属
３２Ｅ 含浸樹脂
３２Ｆ アルミニウム合金素材
３２ａ ポーラス
３３ チップシール
４０ モータケース
５０ クランクシャフト
６０ 硫酸槽
６１ 金属塩浴（槽）
６２ 金属板
６３ 容器
６４ 真空ポンプ
６５ 水槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定スクロールと旋回スクロールを備え、旋回スクロールを固定スクロールに対して偏心回転させることによって、両スクルールにて画成される流体室の体積を変化させて真空又は高圧状態を作り出すスクロール型流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空状態又は高圧状態を作り出す装置として、互いに噛み合うように配置された固定スクロールと旋回スクロールとを備えるスクロール型流体機械が知られている。このスクロール型流体機械には、サクションアダプタとエキゾーストアダプタとが設けられており、所望の容器内を真空状態にしたい場合には、サクションアダプタに当該容器が接続され、所望の容器内を高圧状態にしたい場合には、エキゾーストアダプタに当該容器が接続される。このようにスクロール型流体機械は、真空状態を作り出す用途で用いられることがあるために「スクロール型真空ポンプ」と呼ばれることがあり、このスクロール型真空ポンプは、理化学分析機器、電子顕微鏡、半導体製造装置等の分野で利用されている。
【０００３】
ここで、斯かるスクロール型流体機械の具体的構成について概説すると、固定スクロールは、外枠等を構成するケーシング内に固定されており、渦巻状（スクロール状）の固定スクロール板を有している。又、旋回スクロールは、固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有しており、この旋回スクロール板は、固定スクロール板に対して偏心回転するようケーシングに支持されている。
【０００４】
そして、固定スクロールの一部と旋回スクロールの一部とが互いに当接し合い、この当接によって固定スクロールと旋回スクロール間に密閉された流体室が画成される。ここで、固定スクロールと旋回スクロールの互いに当接する部分は、旋回スクロールが偏心回転しているときに互いに摺動する摺動面を成すとともに流体室を画成する面を構成する。
【０００５】
而して、旋回スクロールが固定スクロールに対して偏心回転することにより、一時的に密閉の状態が解除された流体室へサクションアダプタから空気等の流体が流入した後、流体室が再び密閉状態となり、その後、該流体室内の体積が次第に小さくなって内部の流体が圧縮され、圧縮された流体がエキゾーストアダプタから流体室外へと排出される。
【０００６】
ところで、固定スクロールと旋回スクロールの材質には、旋回スクロールの高速回転化及び流体機械の軽量化を図るためにアルミニウム合金鋳物が使用されている。そして、流体室を画成する固定スクロールと旋回スクロールの摺動面には、アルマイト処理を施すことによりアルマイト皮膜を形成して摺動面の硬度を高めている。尚、このアルマイト皮膜においては、微細なポーラスが無数に形成された状態となっている。
【０００７】
而して、旋回スクロールが偏心回転しているときには、旋回スクロールと固定スクロールのそれぞれの摺動面上に設けられたアルマイト皮膜同士が互いに摺動し合うが、このときに摺動面の焼付き、かじり、摩耗等の問題が発生し易い。このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、アルマイト皮膜の上に電気Ｎｉ−Ｐめっきを施すことによって、靭性に優れた表面処理層を形成する技術が提案されている。
【０００８】
又、スクロール型流体機械をスクロール型真空ポンプとして使用する場合、微細なポーラスが無数に形成されたアルマイト皮膜から流体室内へのガス放出面積が大きくなり、この結果として放出されるガスの量が多くなってしまう。ここで、ガス放出量は、スクロール型流体機械の性能因子の１つであり、この量が多いことはスクロール型流体機械の性能が低いことを意味し、この問題を解決するため、特許文献２には、ポーラス中に金属又は樹脂を含浸させたアルマイト皮膜上にパラフィン系やシリコン系の潤滑油又はグリースから成る層を設ける技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１４４９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−０７６６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のスクロール型流体機械においては、前述のように固定スクロールと旋回スクロールの摺動面がアルマイト処理によって硬化されるが、スクロール型流体機械を大気圧以上のスクロール型圧縮機として使用する場合には、アルマイト皮膜にニッケル金属がめっきされた皮膜に問題は発生しない。
【００１１】
しかし、この皮膜をスクロール型真空ポンプに使用した場合には、アルマイト皮膜内の微細なポーラスに含まれた空気が真空中において膨張するためにニッケル皮膜が膨らみ、このニッケル皮膜がシール材との摺動によって剥離してしまうという問題が発生する。
【００１２】
又、特許文献２に提案されているように、ポーラス中に金属又は樹脂を含浸させたアルマイト皮膜上にパラフィン系やシリコン系の潤滑油又はグリースから成る層を設ける構成では、潤滑油又はグリースを塗布するための作業が必要であり、生産性が悪いという問題がある。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、真空中で使用しても膜の膨らみが発生せず、アルマイト皮膜の微細なポーラスの表面積を縮小して当該アルマイト皮膜が真空中に晒されてもガス拡散により装置側を汚染しないアルマイト皮膜を使用したスクロール型流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、アルマイト処理において一般的に使用されている二次電解着色と、鋳物鋳造後に発生する微細な貫通穴や溶接後に発生した微細な貫通穴の穴埋めに使用されている樹脂真空含浸に着目した。
【００１５】
アルマイト処理後の二次電解着色は、金属塩中でアルマイト皮膜に電解を掛けてその内部に金属を析出させて着色する技術であるが、真空面に使用するアルマイト皮膜としてはガス放出等の問題が改善されていないために通常のアルマイト皮膜と大差はない。
【００１６】
又、樹脂の真空含浸は、真空度に影響を及ぼさない樹脂で微細な貫通孔を塞ぐには適しているが、直径に対して深さがなく、樹脂の粘性と穴径の大きさによっては、貫通していない穴を埋めるには適していない場合がある。
【００１７】
しかしながら、これら２つの技術を使用して、二次電解処理によるアルマイト皮膜のポーラス内に金属を析出させ、ポーラスの穴径を小さくした後、樹脂を真空含浸させる順番で適用すれば、アルマイト皮膜の微細なポーラスの表面積を縮小し、該アルマイト皮膜が真空中に晒されてももガス拡散により装置側を汚染しないという知見を得た。
【００１８】
従って、請求項１記載の発明は、ケーシングと、該ケーシングに固定され、渦巻状の固定スクロール板を有するアルミニウム合金製の固定スクロールと、該固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有するアルミニウム合金製の偏心回転可能な旋回スクロールを備え、密閉された流体室を画成する前記旋回スクロールと前記固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜を設けて成るスクロール型流体機械において、前記アルマイト被膜のポーラス中に金属を析出させ、該金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、二次電解処理によって前記アルマイト皮膜のポーラス中へ金属を析出させた後、真空含浸によって前記金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記金属は、ニッケル、錫、銀、又は金であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記樹脂は、メタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記固定スクロール及び旋回スクロールを構成するアルミニウム合金は、Ｓｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１及び２記載の発明によれば、流体室を画成する固定スクロールと旋回スクロールの各面には、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜が設けられ、そのポーラスの内部には潤滑性が良い金属が付着しているため、固定スクロールと旋回スクロールとが互いに当接摺動する摺動面の摩擦力を低減させることができ、当該スクロール型流体機械の耐久性向上を図ることができる。又、析出した金属を付着させたアルマイト皮膜のポーラス中に樹脂を真空中で含浸させることによって、ポーラス内を空気溜まりなく塞ぐことができ、アルマイト皮膜から放出されるガスの量を低減させて真空ポンプとしての性能低下を抑えることができる。又、含浸樹脂として、高真空になってもガスが発生しにくい樹脂を使用すれば、ガスの拡散に伴う真空系内の汚染を防ぐことができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、アルマイト皮膜のポーラス中に析出させる金属として、潤滑性の高いニッケル、錫、銀、又は金を使用するため、固定スクロールと旋回スクロールの摺動面の自己潤滑性が高められ、摺動面の摩擦抵抗の低減と耐摩耗性の向上が図られる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、含浸樹脂には高真空になってもガスが発生しにくいメタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂を使用するため、ガス拡散による真空系内の汚染を防ぐことができる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、固定スクロール及び旋回スクロールを構成するアルミニウム合金がＳｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下の範囲で含んでいるため、合金元素、特に、鋳造時に共晶となって網目状に生じるＳｉとＣｕの量を少なくすることができ、アルマイト処理を行うときに共晶物が脱落して生じる表面凹凸の低滅を図ることができるとともに、アルマイト皮膜の厚さのバラツキを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本発明に係るスクロール型流体機械の破断側面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は同スクロール型流体機械の固定スクロールと旋回スクロールの要部断面図、図４は同固定スクロールと旋回スクロールの摺動面部分の拡大断面図である。
【００２９】
本発明に係るスクロール型流体機械１は、外枠を構成するケーシング１０を有し、このケーシング１０の上部には、図１に示すように、サクションアダプタ１１とエキゾーストアダプタ１２とが並設されている。そして、これらのサクションアダプタ１１とエキゾーストアダプタ１２は、これらにそれぞれ形成された貫通孔１１ａ，１２ａを介して後述の固定スクロールケース２１内に連通している。
【００３０】
而して、所望の不図示の容器内を真空状態にしたい場合には、当該容器をサクションアダプタ１１に接続してスクロール型流体機械１を駆動することにより、当該容器内を真空状態にすることができる。即ち、スクロール型流体機械１をスクロール型真空ポンプとして使用する場合には、容器内の流体である空気がスクロール型流体機械１によって抜き取られ、エキゾーストアダプタ１２から排出されるため、容器内が真空状態とされる。
【００３１】
逆に、所望の容器内を高圧状態としたい場合には、当該容器をエキゾーストアダプタ１２に接続してスクロール型流体機械１を駆動することにより、当該容器内を高圧状態にすることができる。このとき、スクロール型流体機械１は、スクロール型圧縮機として機能する。
【００３２】
ところで、図１に示すように、ケーシング１０の内部には、固定スクロール２０と旋回スクロール３０とが設けられている。そして、ケーシング１０の外部には、内部に不図示のモータを備えたモータケース４０が接続されている。
【００３３】
前記固定スクロール２０は、２分割された固定スクロールケース２１を有しており、該固定スクロールケース２１は、略同一円形状を成す２つの端面２１Ａ，２１Ｂと、これらの端面２１Ａ，２１Ｂ同士を接続する周面２１Ｃとによって構成されている。ここで、端面２１Ａ，２１Ｂは平行の位置関係にあり、固定スクロールケース２１は、ケーシング１０に対して移動不能に固定されている。
【００３４】
又、固定スクロールケース２１内には、旋回スクロール３０を構成する旋回スクロール円盤３１が設けられている。この旋回スクロール円盤３１は、半径が固定スクロールケース２１の端面２１Ａ，２１Ｂのそれよりも若干大きい円形状を成し、端面２１Ａ，２１Ｂからそれぞれ等しい距離で離間し、且つ、端面２１Ａ，２１Ｂに平行の位置関係で配置されている。そして、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａは、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａに対向し、旋回スクロール円板３１の他方の面３１Ｂは、固定スクロールケース２１の他方の端面２１Ｂに対向している。
【００３５】
更に、旋回スクロール円盤３１の中心から偏心した位置には貫通孔３０ａが形成されており、この貫通孔３０ａにはクランクシャフト５０が貫通している。そして、旋回スクロール円盤３１は、ベアリング５１を介してクランクシャフト５０に旋回可能に支持されている。又、クランクシャフト５０は、ベアリング５２を介してケーシング１０に回転可能に支持されている。従って、旋回スクロール３０は、ケーシング１０に間接的に支持された状態となっている。
【００３６】
そして、クランクシャフト５０は、前記モータケース４０内の不図示のモータの出力軸（モータ軸）に連結されており、駆動源としてのモータによって回転駆動される。ここで、旋回スクロール円盤３１の貫通孔３０ａ内に位置するクランクシャフト５０の部分においては、該クランクシャフト５０の回転軸は貫通孔３０ａの半径方向の中心に位置しておらず偏心した位置にある。又、前述のように、貫通孔３０ａは旋回スクロール円盤３１の中心から偏心した位置に形成されている。このため、クランクシャフト５０が回転すると、旋回スクロール円盤３１は、固定スクロールケース２１に対して旋回運動する。
【００３７】
又、旋回スクロール円盤３１上には、板状の旋回スクロール板３２が設けられている。具体的には、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ上に一方の旋回スクロール板３２Ａが設けられており、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂ上に他方の旋回スクロール板３２Ｂが設けられている。
【００３８】
そして、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂは、図２に示すように、帯状の板が渦巻状に丸められた形状に成形されており、それぞれの一方の側縁が一方の面３１Ａ、他方の面３１Ｂにそれぞれ固着されている。尚、図１の側断面図においては、旋回スクロール板３２Ａは、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａから固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａに至るまで突出したフィン状を成しており、同様に旋回スクロール板３２Ｂは、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂから固定スクロールケース２１の他方の端面２１Ｂに至るまで突出したフィン状を成している。ここで、旋回スクロール板３２は、旋回スクロール円盤３１と共に旋回スクロール３０を構成している。
【００３９】
又、固定スクロールケース２１の内周面の端面２１Ａ，２１Ｂの部分には、板状の固定スクロール板２２が設けられている。具体的には、端面２１Ａ上に固定スクロール板２２Ａが設けられており、端面２１Ｂ上に固定スクロール板２２Ｂが設けられている。
【００４０】
図２に示すように、固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂは、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂと同様に帯状の板がスクロール状に丸められた形状を成し、それぞれの一方の側縁が端面２１Ａ，２１Ｂに固着された状態になっている。尚、図１の側断面図においては、固定スクロール板２２Ａは、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａから旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａに至るまで突出したフィン状を成しており、同様に固定スクロール板２２Ｂは、固定スクロールケース２１の他方の端面２１Ｂから旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂに至るまで突出したフィン状を成している。
【００４１】
又、図２に示すように、固定スクロール板２２と旋回スクロール板３２とは互いに噛合った状態となっており、固定スクロール板２２の全面は、旋回スクロール板３２の略全面に沿って対向して配置された状態となっている。ここで、固定スクロール板２２は、固定スクロールケース２１と共に固定スクロール２０を構成している。
【００４２】
更に、固定スクロール板２２の面と旋回スクロール板３２の面とは、同時に２箇所以上で当接可能に構成されている。又、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａと他方の面３１Ｂは、それぞれ鏡板面を構成しており、固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂの突出方向における先端部とそれぞれ常時互いに当接している。同様に、固定スクロールケース２１の内周面の端面２１Ａ，２１Ｂの部分は、鏡板面を構成しており、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂの突出方向における先端部とそれぞれ常時互いに当接している。
【００４３】
より詳細には、図３に示すように、一方の端面２１Ａに対向する渦巻状の旋回スクロール板３２Ａの先端部に沿って、自己潤滑性樹脂から成るチップシール３３が設けられている。同様に、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａに対向する渦巻状の固定スクロール板２２Ａの先端部に沿って、自己潤滑性樹脂から成るチップシール２３が設けられている。
【００４４】
従って、旋回スクロール板３２Ａは、チップシール２３，３３を介して固定スクロールケース２１に当接し、固定スクロール板２２Ａは、旋回スクロール円盤３１に当接している。そして、チップシール２３，３３によって、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａと旋回スクロール板３２Ａとの間のシール性が高められ、又、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａと固定スクロール板２２Ａとのシール性が高められている。尚、説明の都合上、図３には一方の固定スクロール板２２Ａ、旋回スクロール板３２Ａ等について示したが、他方の固定スクロール板２２Ｂ、旋回スクロール板３２Ｂ等についても同様に構成されている。
【００４５】
而して、固定スクロール２０と旋回スクロール３０を構成する各部の当接により、固定スクロール２０と旋回スクロール３０との間において、旋回スクロール板３２と固定スクロール板２２及び旋回スクロール円盤３１と固定スクロールケース２１とにより囲まれる密閉された流体室２０ａが画成されている。ここで、流体室２０ａを画成している面は、旋回スクロール３０が偏心回転しているときに互いに摺動する摺動面を成す。旋回スクロール板３２が偏心回転すると、固定スクロール板２２と旋回スクロール板３２とが互いに摺動し、固定スクロール板２２と旋回スクロール板３２との当接位置が変化する。そして、この当接位置の変化により流体室２０ａの体積が次第に減少して流体が圧縮されながら送り出される。
【００４６】
ところで、本実施の形態では、固定スクロール２０と旋回スクロール３０の材質には、アルミニウム合金鋳物が使用されている。このアルミニウム合金鋳物は、Ｓｉを４．０〜１０％含み、Ｃｕを４．０％以下の量で含む。Ｓｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下としたのは、合金元素、特に、鋳造時に共晶となって網目状に生じるＳｉとＣｕの量を少なくするためである。このことによって、後述のアルマイト処理を行うときに、共晶物が脱落して生じる表面の凹凸の低滅を図ることができ、又、後述のアルマイト皮膜３２Ｃの厚さのバラツキを抑えることができる。
【００４７】
而して、流体室２０ａを画成する固定スクロール２０と旋回スクロール３０の面、即ち、固定スクロール板２２と旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ及び他方の面３１Ｂ、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａ及び他方の端面２１Ｂ、旋回スクロール板３２の面にはアルマイト処理が施されており、図４に示すように、このアルマイト処理によってアルマイト皮膜３２Ｃが形成されている。このアルマイト皮膜３２Ｃによって、流体室２０ａを画成する固定スクロール２０と旋回スクロール３０の各面が硬化され、その耐摩耗性が高められている。
【００４８】
ところで、アルマイト皮膜３２Ｃには、無数の微細なポーラス３２ａが形成されているが、ポーラス３２ａ中には、図４に示すように、金属から成る析出物３２Ｄが含浸されており、この析出金属３２Ｄの周りには樹脂３２Ｅが含浸されている。
【００４９】
尚、説明の都合上、図４では、旋回スクロール板３２の表面についてのみを示しているが、固定スクロールケース２１の一方の端面２１Ａ及び他方の端面２１Ｂ、固定スクロール板２２、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ及び他方の面３１Ｂの各表面にも同様にアルマイト皮膜が形成されている。
【００５０】
ここで、旋回スクロール板３２に対する表面処理方法を図５、図６−１及び図６−２に基づいて説明する。尚、図５は表面処理手順をその工程順に示すフロー図、図６−１及び図６−２は処理装置と旋回スクロール板表面の拡大断面を工程順に示す図である。
【００５１】
先ず、図５及び図６−１のステップＳ１に示すように、所望の形状に鋳造されたアルミニウム合金鋳物を機械加工して所望の形状・寸法の旋回スクロール３０が得られるが、その旋回スクロール板３２のアルミニウム合金素材３２Ｆの表面は、平滑に仕上げ加工されている。
【００５２】
次に、硫酸アルマイト処理工程に移行し、先ず、旋回スクロール３０の表面に付着した油脂が脱脂され、その後、脱脂に使用された溶液が水で洗い流される。そして、更に旋回スクロール３０が不図示の槽内の中和液に浸漬されてその表面が中和され、中和処理後は表面に付着した中和液が水洗いによって除去される。
【００５３】
その後、図６−１のステップＳ２に示すように、硫酸槽６０内の硫酸溶液中に旋回スクロール３０を浸漬し、その旋回スクロール板３２のアルミニウム合金素材３２Ｆ表面を硫酸アルマイト（陽極酸化）処理する。すると、旋回スクロール板３２のアルミニウム合金素材３２Ｆ表面に、微細なポーラス３２ａが無数に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃが形成される。
【００５４】
そして、アルマイト処理後は、旋回スクロール３０の表面に付着した硫酸溶液を水洗いし、更に旋回スクロール３０を不図示の槽内の中和液に浸漬して中和処理する。中和処理後は、旋回スクロール３０の表面に付着した中和液を水で洗い流す。その後、酢酸ニッケル水溶液又は水蒸気によってアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａの開口部の孔径を小さくする（封孔）。
【００５５】
以上の硫酸アルマイト処理が終了すると、次の二次電解処理に移行する（図５参照）。
【００５６】
二次電解処理においては、旋回スクロール３０の表面に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃが活性な状態のうちに、図６−１のステップＳ３に示すように、ニッケル等の金属イオンが入った金属塩浴（槽）６１でアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄを析出させる。
【００５７】
即ち、旋回スクロール３０（旋回スクロール板３２）の表面に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃを電極として、同じく金属塩浴（槽）６１中に浸漬された金属板６２に通電して二次電解処理することによって、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄを析出させる（図５及び図６−１のステップＳ３参照）。ここで、析出させる金属３２Ｄとしては、ニッケルの他、錫、銀、金等の潤滑性の高いものが好ましい。
【００５８】
以上のように、二次電解処理によってアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に金属３２Ｄが析出されると、次の真空含浸処理によってアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に析出した金属３２Ｄの周りに樹脂３２Ｅが含浸される（ステップＳ４〜Ｓ８）。
【００５９】
即ち、図６−２のステップＳ４に示すように、旋回スクロール３０を容器６３内に入れ、真空ポンプ６４を駆動して容器６３内を例えば１００Ｐａまで減圧し、減圧後は容器６３内にメタクリル酸エステルを主成分とする含浸液を注入する（ステップＳ５）。すると、図６−２（図４）に示すように、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内の微細な間隙まで含浸液が染み込み、ポーラス３２ａ中に析出された金属３２Ｄの周りに樹脂３２Ｅが含浸される。尚、本実施の形態では、含浸樹脂３２Ｅとして、高真空になってもガス画発生しにくい樹脂としてメタクリル酸エステル系樹脂を使用したが、同様の樹脂としてシリコン系樹脂を使用することができる。
【００６０】
上述のようにしてアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内に樹脂３２Ｅが含浸されると、容器６３内で旋回スクロール３０が回転駆動され、該旋回スクロール３０に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃの表面に残った液が遠心力によって除去される（ステップＳ６）。
【００６１】
次に、図６−２のステップＳ７に示すように、旋回スクロール３０を水槽６５内の水に浸漬し、その表面に形成されたアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス内３２ａ以外に付着している含浸液を水洗いする。
【００６２】
その後、水槽６５から旋回スクロール３０を取り出し、図６−２のステップＳ８に示すように、その表面のアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内に含浸された含浸液を温度１５０℃以下の熱風６６で乾燥させることによって樹脂を硬化させ、旋回スクロール３０に対する一連の表面処理が終了し、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内部の空間が析出金属３２Ｄと含浸樹脂３２Ｅで全て満たされる。
【００６３】
以上の原理から考えると、含浸樹脂３２Ｅのみでアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ内を埋めることが可能に思えるが、含浸液自体が水溶性であるため、水洗時にポーラス３２ａ内に埋まった含浸液が外部に溶け出してしまい、ポーラス３２ａの穴径を小さくすることができない。二次電解処理によりポーラス３２ａ内に金属３２Ｄを析出させ、ポーラス３２ａ内の径を極微細にすることにより初めて含浸樹脂３２Ｅにてポーラス３２ａ内の隙間を埋めることが可能になる。
【００６４】
尚、以上は特に旋回スクロール３０に対する表面処理について説明したが、固定スクロール２０に対しても同様の表面処理がなされる。
【００６５】
而して、本実施の形態によれば、流体室２０ａを画成する固定スクロール２０と旋回スクロール３０の各摺動面には、アルマイト処理によって微細なポーラス３２ａが形成されたアルマイト皮膜３２Ｃが形成され、そのポーラス３２ａの内部には潤滑性が良い析出金属３２Ｄが付着しているため、固定スクロール２０と旋回スクロール３０とが互いに当接摺動する摺動面の摩擦力を低下させることができ、当該スクロール型流体機械１の耐久性向上を図ることができる。
【００６６】
又、析出金属３２Ｄを付着させたアルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に樹脂３２Ｅを真空中で含浸させることによって、ポーラス３２ａ内を空気溜まりなく塞ぐことができるため、アルマイト皮膜３２Ｃから放出されるガスの量を低減させて当該スクロール型流体機械の真空ポンプとしての性能低下を抑えることができる。
【００６７】
更に、含浸樹脂３２Ｅには高真空になってもガスが発生しにくいメタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂を使用するため、ガス拡散による真空系内の汚染を防ぐことができる。
【００６８】
又、アルマイト皮膜３２Ｃのポーラス３２ａ中に析出させる金属３２Ｄとして、潤滑性の高いニッケル、錫、銀、又は金を使用するため、固定スクロール２０と旋回スクロール３０の摺動面の自己潤滑性が高められ、摺動面の摩擦抵抗の低減と耐摩耗性の向上が図られる。
【００６９】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００７０】
以上のアルマイト皮膜を有するスクロール型真空ポンプを用いて真空排気特性を測定した。ここで、真空排気特性とは、スクロール型流体機械（スクロール型真空ポンプ）のサクションアダプタに真空計を取り付け、スクロール型真空ポンプを駆動した後の経過時間に対するサクションアダプタ部の圧力の変化を見るものである。
【００７１】
先ず、最初に前記特許文献２（特開２００４−７６６８５号公報）に示されるアルマイト皮膜中に四フッ化エチレン樹脂を含浸させ、その皮膜上に約０. ５μｍのシリコン潤滑油層を設けた固定スクロール及び旋回スクロールを使用して真空排気特性を測定した結果、約２０分間で１Ｐａの減圧に到達した。その後、固定スクロール及び旋回スクロールを当該発明によって形成されたアルマイト皮膜を有する部品に変更し、真空排気特性を測定したところ、１Ｐａまで減圧するのに要する到達時間が約２０分間と同等な結果が得られた。
【００７２】
尚、アルマイト皮膜のポーラスに金属を析出させた後の極微細な間隙を埋める樹脂としては、低粘度の架橋シリコンを真空中で含浸させ、表面の余分な液を拭き取った後、熱又は薬剤により架橋シリコンを硬化させても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、旋回スクロールと固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜を設けて成るスクロール型流体機械に対して適用可能であって、特に当該スクロール型流体機械をスクロール型真空ポンプとして使用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るスクロール型流体機械の側断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】本発明に係るスクロール型流体機械の固定スクロールと旋回スクロールの要部断面図である。
【図４】本発明に係るスクロール型流体機械の固定スクロールと旋回スクロールの摺動面部分の拡大断面図である。
【図５】表面処理手順をその工程順に示すフロー図である。
【図６−１】処理装置と旋回スクロール板表面の拡大断面を工程順（機械加工→硫酸アルマイト処理→二次電解処理）に示す図である。
【図６−２】処理装置と旋回スクロール板表面の拡大断面を工程順（真空含浸処理）に示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ スクロール型流体機械
１０ ケーシング
１１ サンションアダプタ
１２ エキゾーストアダプタ
２０ 固定スクロール
２０ａ 流体室
２１ 固定スクロールケース
２２ 固定スクロール板
２３ チップシール
３０ 旋回スクロール
３２ 旋回スクロール板
３２Ｃ アルマイト皮膜
３２Ｄ 析出金属
３２Ｅ 含浸樹脂
３２Ｆ アルミニウム合金素材
３２ａ ポーラス
３３ チップシール
４０ モータケース
５０ クランクシャフト
６０ 硫酸槽
６１ 金属塩浴（槽）
６２ 金属板
６３ 容器
６４ 真空ポンプ
６５ 水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシングに固定され、渦巻状の固定スクロール板を有するアルミニウム合金製の固定スクロールと、該固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有するアルミニウム合金製の偏心回転可能な旋回スクロールを備え、密閉された流体室を画成する前記旋回スクロールと前記固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜を設けて成るスクロール型流体機械において、
前記アルマイト被膜のポーラス中に金属を析出させ、該金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
二次電解処理によって前記アルマイト皮膜のポーラス中へ金属を析出させた後、真空含浸によって前記金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記金属は、ニッケル、錫、銀、又は金であることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記樹脂は、メタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記固定スクロール及び旋回スクロールを構成するアルミニウム合金は、Ｓｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下含むことを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機械。
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシングに固定され、渦巻状の固定スクロール板を有するアルミニウム合金製の固定スクロールと、該固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有するアルミニウム合金製の偏心回転可能な旋回スクロールを備え、密閉された流体室を画成する前記旋回スクロールと前記固定スクロールの各面に、アルマイト処理によって微細なポーラスが形成されたアルマイト皮膜を設けて成るスクロール型流体機械において、
前記アルマイト被膜のポーラス中に金属を析出させ、該金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
二次電解処理によって前記アルマイト皮膜のポーラス中へ金属を析出させた後、真空含浸によって前記金属の周りに樹脂を含浸させたことを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記金属は、ニッケル、錫、銀、又は金であることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記樹脂は、メタクリル酸エステル系樹脂又はシリコン系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型流体機械。
【請求項５】
前記固定スクロール及び旋回スクロールを構成するアルミニウム合金は、Ｓｉを４．０〜１０％、Ｃｕを４．０％以下含むことを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【公開番号】特開２００６−２５７９０８（Ｐ２００６−２５７９０８Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７３２７７（Ｐ２００５−７３２７７）
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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