(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側底板と、渦巻状に形成され前記固定側底板の表面に立設された固定側ラップと、を有する固定スクロールと、
表面が前記固定側底板の表面に対向して配置される旋回側底板と、渦巻状に形成され前記旋回側底板の表面に立設された旋回側ラップと、を有する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールに連結する偏心部を有し、駆動力を受けて回転するシャフトと、
前記旋回側底板の背面に一体に設けられ、前記偏心部が挿入される係合室を形成するとともにベアリングを介して前記偏心部と係合する係合部と、
を備え、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールが流体の作動室を構成し、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して旋回することにより前記作動室内のオイル含有流体を圧縮するスクロール圧縮機であって、
前記旋回スクロールは、前記旋回側底板に形成され前記作動室と前記係合室とを連通させる貫通孔と、前記貫通孔を覆って前記旋回側底板の表面上に配置される耐磨耗板と、を備え、
前記旋回側底板の表面は、平面状に形成され、
前記耐磨耗板の前記旋回側底板の表面に対向する表面は、前記旋回側ラップの側面に対向する前記耐磨耗板の縁部から前記耐磨耗板の前記貫通孔に対向する部位まで溝状に延びた加工部と、前記加工部の周りに形成された平面状の非加工部と、を備え、
前記加工部は、前記非加工部と同一平面位置に対して前記耐磨耗板の背面側に凹んだ複数の凹部により形成された複数の凹凸で構成されており、前記耐磨耗板の縁部と前記貫通孔に対向する部位とを連通させるスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記耐磨耗板の前記旋回側底板の表面に対向する表面は、複数の前記加工部を有し、
前記複数の加工部は、隣り合う前記加工部同士の為す角度が均等になるように、前記貫通孔に対向する部位から放射状に設けられている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記加工部の表面粗さは、５Ｒｚ以上１５Ｒｚ以下である請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールが流体の作動室を形成し、旋回スクロールが旋回することで作動室内の流体を圧縮する装置である。スクロール圧縮機は、例えば特開２０１１−１７４４５３号公報（特許文献１）に記載されている。圧縮する流体にはオイル（潤滑油）が含有されている。当該流体は、作動室内に流入されるとともに、一部が作動室流入口（吸入口）付近又は作動室外周側から旋回スクロールの背面側に流入し、スクロール圧縮機内の各ベアリング、ピン、及び固定スクロールと旋回スクロールの間などを潤滑する。
【０００３】
特許文献１のスクロール圧縮機では、旋回スクロールに作動室流入口側と旋回スクロール背面側とを連通させるオイル戻し通路が形成されており、旋回スクロール背面側の潤滑箇所を潤滑可能としている。このように、スクロール圧縮機は、オイルを含む流体の一部が作動室外周側又は流入口付近から旋回スクロール背面側に流入する構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７４４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、旋回スクロールは、駆動源であるモータ等のシャフトに設けられた偏心部に固定されている。旋回スクロールと偏心部との固定は、旋回スクロール背面に設けられた係合室に偏心部が挿入され、ドライブベアリングを介して為されている。この係合室は、旋回スクロール背面の中央に位置しているとともに、偏心部が挿入可能に形成されているため、流体が内部に流入しにくい凹形状（いわゆる袋小路）となっている。したがって、従来のように、旋回スクロール外周側に位置する作動室流入口付近から旋回スクロール背面側に流体を流入させる機構では、係合室内の潤滑を十分に行うのは困難であった。また、流体が作動室内から旋回スクロール背面側に流れることは、圧縮効率を低下させる要因ともなり得る。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、圧縮効率の低下を抑制しつつ、偏心部が収まる係合室内のベアリングに対してオイル含有流体を供給することができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、固定側底板と、渦巻状に形成され前記固定側底板の表面に立設された固定側ラップと、を有する固定スクロールと、表面が前記固定側底板の表面に対向して配置される旋回側底板と、渦巻状に形成され前記旋回側底板の表面に立設された旋回側ラップと、を有する旋回スクロールと、前記旋回スクロールに連結する偏心部を有し、駆動力を受けて回転するシャフトと、前記旋回側底板の背面に一体に設けられ、前記偏心部が挿入される係合室を形成するとともにベアリングを介して前記偏心部と係合する係合部と、を備え、前記固定スクロール及び前記旋回スクロールが流体の作動室を構成し、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対して旋回することにより前記作動室内のオイル含有流体を圧縮するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールは、前記旋回側底板に形成され前記作動室と前記係合室とを連通させる貫通孔と、前記貫通孔を覆って前記旋回側底板の表面上に配置される耐磨耗板と、を備え、前記旋回側底板の表面は、平面状に形成され、前記耐磨耗板の前記旋回側底板の表面に対向する表面は、前記旋回側ラップの側面に対向する前記耐磨耗板の縁部から前記耐磨耗板の前記貫通孔に対向する部位まで溝状に延びた加工部と、前記加工部の周りに形成された平面状の非加工部と、を備え、前記加工部は、前記非加工部と同一平面位置に対して前記耐磨耗板の背面側に凹んだ複数の凹部により形成された複数の凹凸で構成されており、前記耐磨耗板の縁部と前記貫通孔に対向する部位とを連通させる。
【００１０】
前記加工部の表面粗さは、５Ｒｚ以上１５Ｒｚ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、オイル含有流体が、圧縮されつつ作動室中央に流入し、当該流入した流体の一部が耐磨耗板と旋回側底板の間に入り込み、加工部の凹凸を介して貫通孔に到達する。流体は、貫通孔を通って係合室に流入し、係合室内に配置された偏心部のベアリングを潤滑する。また、貫通孔は耐磨耗板に覆われ、隙間及び加工部のみを介して作動室と連通しているため、必要以上に大量の流体が係合室側に流出することが抑制され、圧縮効率の低下は抑制される。このように、本発明によれば、圧縮効率の低下を抑制しつつ、係合室内のベアリングに対してオイル含有流体を供給することができる。
【００１５】
また、耐磨耗板表面の一部に加工部を設けるため、他の平面部分が加工部及び旋回側底板表面の磨耗を抑制し、耐磨耗板及び旋回側底板の劣化を抑制するとともに、より確実に貫通孔への流路を確保することができる。
【００１６】
また、加工部の表面粗さが５Ｒｚ以上であることで流体の流路がより確実に確保され、加工部の表面粗さが１５Ｒｚ以下であることで流体の必要以上の流出が抑制され且つ耐磨耗板の機能低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態のスクロール圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】第一実施形態の耐磨耗板を示す部分拡大断面図である。
【図３】第二実施形態の耐磨耗板の表面を示す概念図である。
【図４】第三実施形態の旋回側底板の表面を示す概念図である。
【図５】第三実施形態の旋回側底板を示す部分拡大断面図である。
【図６】複数の貫通孔について説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。実施形態では、ガスヒートポンプ式空気調和装置に設けられるスクロール圧縮機を例示している。なお、図面は、概念図であり、正確な寸法を規定するものではない。また、各実施形態で同様の構成については同符号を付して説明する。
【００２１】
＜第一実施形態＞
第一実施形態のスクロール圧縮機は、図１に示すように、主に、フロントハウジング１１と、リアハウジング１２と、固定スクロール２と、旋回スクロール３と、係合部４と、シャフト５と、を備えている。フロントハウジング１１とリアハウジング１２は、スクロール圧縮機の内部空間を形成し、固定スクロール２、旋回スクロール３、係合部４、及びシャフト５を収容している。フロントハウジング１１には、シャフト５がベアリング９１を介して挿入されている。
【００２２】
リアハウジング１２は、フロントハウジング１１に固定されている。リアハウジング１２外周部には、内部に流体を流入させる吸入ポート１２１と、内部の流体を外部に吐出させる吐出ポート１２２が設けられている。また、リアハウジング１２は、後述する固定側底板２１との間に吐出室１２Ａを形成している。
【００２３】
固定スクロール２は、固定側底板２１と、固定側ラップ２２と、耐磨耗板２３と、を備えている。固定側底板２１は、円盤状の鏡板であって、固定スクロール２の底板を構成している。固定側底板２１は、リアハウジング１２に固定されている。固定側底板２１の略中央には吐出孔２１１が形成されている。吐出孔２１１は、後述する作動室３Ａと吐出室１２Ａとを連通させる貫通孔である。
【００２４】
固定側ラップ２２は、渦巻状の板部材であって、固定側底板２１のフロントハウジング１１側の面（以下、表面と称する）２１ａに立設されている。耐磨耗板２３は、固定側底板２１の表面２１ａ上に配置され、旋回スクロール３と表面２１ａとの摩擦による磨耗を抑制する板部材である。耐磨耗板２３は、固定側ラップ２２設置部分を除いた表面２１ａを覆っている。なお、耐磨耗板２３の吐出孔２１１に対応する部分には、貫通孔２３１が形成されている。
【００２５】
旋回スクロール３は、固定スクロール２と実質的に同形状であって、旋回側底板３１と、旋回側ラップ３２と、耐磨耗板３３と、を備えている。旋回側底板３１は、円盤状の鏡板であって、旋回スクロール２の底板を構成している。旋回側底板３１の表面３１ａは、固定側底板２１の表面２１ａに対向している。旋回側底板３１は、ボールカップリング９２により、旋回（公転）可能且つ自転抑制可能にフロントハウジング１１に係合している。
【００２６】
また、旋回側底板３１の略中央部分には、表面３１ａ側から背面３１ｂ側に貫通する貫通孔３１１が複数形成されている。換言すると、旋回側底板３１は、略中央部分に、貫通孔３１１を形成する円筒状の貫通孔形成部３１１ａを有している。貫通孔３１１は、旋回側底板３１の表面３１ａ側の領域（後述する作動室３Ａ）と後述する係合室４Ａとを連通させている。
【００２７】
旋回側ラップ３２は、渦巻状の板部材であって、旋回側底板３１のリアハウジング１２側の面（以下、表面と称する）３１ａに立設されている。旋回側ラップ３２の先端部は、固定スクロール２の耐磨耗板２３に当接している。旋回スクロール３が固定スクロール２に対して旋回すると、旋回側ラップ３２の先端部が耐磨耗板２３上を摺動する。
【００２８】
耐磨耗板３３は、旋回側底板３１の表面３１ａ上に配置され、固定側ラップ２２の先端部と表面３１ａとの摩擦による磨耗を抑制する板部材である。耐磨耗板３３は、旋回側ラップ３２設置部分を除いた表面３１ａを覆っている。つまり、貫通孔３１１は、耐磨耗板３３で覆われている。一般に耐磨耗板２３、３３は、底板２１、３１よりも硬い材料で薄く形成されている。耐磨耗板３３の詳細は後述する。
【００２９】
ここで、旋回側ラップ３２は、固定側ラップ２２と角度をずらしてかみ合わされている。旋回ラップ３２と耐磨耗板２３が当接し且つ固定側ラップ２２と耐磨耗板３３が当接することで、旋回側底板３１、固定側底板２１、旋回側ラップ３２、及び固定側ラップ２２に囲まれて略気密的な空間である作動室３Ａが、固定スクロール２と旋回スクロール３の間に形成されている。このように固定スクロール２と旋回スクロール３は、流体が流入する作動室３Ａを構成している。
【００３０】
係合部４は、旋回側底板３１の背面３１ｂ略中央に旋回側底板３１と一体に形成されている。係合部４は、旋回側底板３１の背面３１ｂから筒状に突出し、後述する偏心部５２が挿入される係合室４Ａを形成している。
【００３１】
シャフト５は、一端側から受けた駆動力で回転し、駆動力を他端側に伝達する伝達部材である。具体的に、シャフト５は、駆動軸部５１と、偏心部５２と、を備えている。駆動軸部５１は、円柱状のシャフト部材であって、フロントハウジング１１にベアリング９１を介して回転自在に内挿されている。駆動軸部５１の一端側には駆動源となる装置（エンジンやモータ等）が接続され、駆動軸部５１の他端側（リアハウジング１２側）には、円盤状のクランク部材５１１が一体的に形成されている。なお、本実施形態のスクロール圧縮機は、ガスヒートポンプ式空気調和装置に用いられるため、シャフト５に接続される駆動源はガスエンジンとなる。なお、スクロール圧縮機の駆動源は、灯油、ガソリンなどの液体燃料を使用するエンジンを駆動源とするエンジン駆動式空気調和装置のエンジンであっても良い。
【００３２】
偏心部５２は、駆動軸部５１のクランク部材５１１に一体的に形成された円柱部材である。偏心部５２は、駆動軸部５１の中心から偏心した位置に設けられており、図示しないクランクピンと偏心ブッシュとからなっている。偏心部５２は、ドライブベアリング９３に回転自在に挿入されている。ドライブベアリング９３は、係合部４内の係合室４Ａに固定（圧入）されている。つまり、偏心部５２は、ドライブベアリング９３を介して係合室４Ａに挿入されている。このように旋回スクロール３と偏心部５２は、ドライブベアリング９３及び係合部４を介して係合している。
【００３３】
ここで、旋回スクロール３の耐磨耗板３３についてさらに説明する。図２に示すように、耐磨耗板３３は、旋回側底板３１の表面３１ａに対向する表面３３ａに、ショット加工により凹凸が形成された加工部３３１を有している。本実施形態では、耐磨耗板３３の表面３３ａ全体に加工部３３１が設けられている。つまり、耐磨耗板３３の表面３３ａは、全面ショット加工されている。このように、加工部３３１は、表面３３ａ全体に形成されている。本実施形態における加工部３３１の表面粗さは、５Ｒｚ以上１５Ｒｚ以下となっている。
【００３４】
ここで、本実施形態のスクロール圧縮機の動作及び作用効果について説明する。偏心部５２は、駆動源からの駆動力が駆動軸部５１から伝達されると回転する。偏心軸５２の回転に伴い、ボールカップリング９２で自転が阻止された旋回スクロール３は、固定スクロール２に対して旋回する。ミスト状のオイルを含んだ流体（冷媒ガス）は、旋回スクロール３の旋回運動により、吸入ポート１２１からハウジング１１、１２内に流入する。流体は、作動室３Ａの外周端から内部に取り込まれる。作動室３Ａは、旋回運動により流体が内部へ向かうに伴い、その容積を滑らかに小さくする。したがって、作動室３Ａに流入した流体は、移動に伴って圧縮され、中央付近の吐出孔２１１から吐出弁２１２を押して吐出室１２Ａに吐出される。そして、圧縮流体は、吐出ポート１２２からスクロール圧縮機の外部経路に送出される。なお、吐出ポート１２２には、オイル分離機（図示せず）が設けられており、オイル分離機により、吐出された流体からオイルが取り除かれる。
【００３５】
一方、吸入ポート１２１からハウジング１１、１２内部に流入した流体の一部は、ボールカップリング９２を通って、ベアリング等が配置された各摺動部分にも送られる。これにより、各摺動部分が潤滑される。ただし、作動室３Ａの外周端付近から旋回側底板３１の背面３１ｂ側に流入した流体は、袋小路となっている係合室４Ａには流入しにくい。
【００３６】
ここで本実施形態では、旋回スクロール３が貫通孔３１１と耐磨耗板３３とを有している。加工部３３１は、耐磨耗板３３の表面３３ａ全体に設けられているため、少なくとも耐磨耗板３３の縁部３３ｂから貫通孔３１１に対向する部位まで延在している。作動室３Ａ中央付近は高圧状態であり、係合室４Ａは低圧状態である。
【００３７】
このため、圧縮され作動室３Ａ中央まで流入した流体は、耐磨耗板３３の縁部３３ｂと旋回側ラップ３２の側面３２ａとの僅かな隙間から表面３３ａ側に回り込み、表面３１ａと表面３３ａの間の僅かな隙間及び加工部３３１の凹部に流入する。僅かな隙間とは、例えば油膜程度の隙間であって、例えば数十μｍの隙間である。加工部３３１は、油膜程度しかない旋回側底板３１の表面３１ａと耐磨耗板３３ａとの隙間に対して、凹凸の凹部分によって通路面積を拡大している。旋回側底板３１の表面３１ａと耐磨耗板３３ａとの隙間は、旋回スクロール３の旋回に伴ってより密着状態となり得る。
【００３８】
加工部３３１の凹部により形成される通路は、上記隙間とともに貫通孔３１１と縁部３３ｂとを連通させている。オイルを含む流体は、作動室３Ａで圧縮されつつ中央に流入し、当該流入した一部が加工部３３１を介して貫通孔３１１に到達する。流体は、貫通孔３１１を通って係合室４Ａに流入し、係合室４Ａ内に配置されたドライブベアリング９３を潤滑する。
【００３９】
また、本実施形態では、貫通孔３１１が、直接的でなく、加工部３３１の凹部分を介して作動室３Ａと連通している。これにより、作動室３Ａ内の流体が旋回側底板３１の背面３１ｂ側に必要以上に流出することが抑制され、流体の循環効率や圧縮効率の低下が抑制される。このように、本実施形態のスクロール圧縮機によれば、圧縮効率の低下を抑制しつつ、係合室４Ａ内のドライブベアリング９３に対してオイル含有流体を供給することができる。また、本実施形態では、ショット加工を耐磨耗板３３の表面３３ａに対して全体的に実行すれば良いため、耐磨耗板３３の製造が容易となる。
【００４０】
また、加工部３３１の表面粗さが５Ｒｚ以上であることで流体の流路がより確実に確保され、加工部３３１の表面粗さが１５Ｒｚ以下であることで流体の必要以上の流出が抑制され且つ耐磨耗板３３の機能低下が抑制される。
【００４１】
＜第二実施形態＞
第二実施形態のスクロール圧縮機は、旋回スクロール３の耐磨耗板３３の表面３３ａの一部に加工部３３１が形成されている点が第一実施形態と異なっている。したがって、異なっている部分についてのみ説明する。
【００４２】
加工部３３１は、図３に示すように、耐磨耗板３３の表面３３ａのうち縁部３３ｂから貫通孔３１１に対向する部位３３ｃまで延びている。表面３３ａの加工部３３１以外の部分は、ショット加工が為されていない平面状の非加工部３３２となっている。加工部３３１は、貫通孔３１１対向部３３ｃから縁部３３ｂまで所定の幅を持った溝状に延びている。第二実施形態の加工部３３１は、例えば表面３３ａにマスクをしてショット加工することで形成することができる。マスクをした部分が、ショット加工が為されていない平面部分（非加工部）３３２となる。
【００４３】
第二実施形態においても、耐磨耗板３３の縁部３３ｂから回り込んだ流体が加工部３３１を介して貫通孔３１１に流入する。流体は、貫通孔３１１を通って係合室４Ａに流入し、ドライブベアリング９３を潤滑する。このように、第二実施形態においても第一実施形態同様の効果が発揮される。
【００４４】
さらに第二実施形態では、加工部３３１の周りが平面状の被加工部となっているため、加工部３３１が表面３３ａ全面にあるものに比べて、加工部３３１の凹凸が磨耗しにくく、流体の通路をより確実に確保することができる。上記流路は、より長期間維持される。また、加工部３３１の凹凸が直接的に旋回側底板３１に当接することが抑制され、耐磨耗板３３の旋回側底板３１に対する磨耗抑制効果の低下も抑制することができる。
【００４５】
なお、第一実施形態及び第二実施形態において、加工部３３１の表面粗さは、流体の通過しやすさの観点から５Ｒｚ以上が好ましい。さらに、加工部３３１の表面粗さは、流体の漏れにくさ（圧縮効率）の観点及び耐磨耗板３３の機能の観点から１５Ｒｚ以下が好ましい。
【００４６】
＜第三実施形態＞
第三実施形態のスクロール圧縮機は、旋回側底板の表面の形状と耐磨耗板の表面にショット加工が為されていない点で、第一実施形態と異なっている。したがって、主に旋回側底板について説明する。
【００４７】
第三実施形態の旋回側底板３１は、図４及び図５に示すように、表面３１ａに凹状の溝３１２を有している。溝３１２は、貫通孔３１１から旋回側ラップ３２の側面３２ａまで延びている。溝３１２は、旋回側ラップ３２側面３２ａと耐磨耗板３３縁部３３ｂの僅かな隙間を介して、貫通孔３１１と作動室３Ａとを連通させている。旋回側底板３１は、表面３１ａに溝３１２を形成する溝形成部３１２ａを有するともいえる。
【００４８】
溝３１２は、１つの貫通孔３１１から複数延びている。本実施形態では、溝３１２は、１つの貫通孔３１１から4本約９０度間隔で形成されている。また、本実施形態の溝３１２は、延伸方向直交断面（流路断面）の形状が半円状となるように形成されている。ここでの溝３１２の半円の半径は０．１ｍｍ程度である。
【００４９】
第三実施形態のスクロール圧縮機によれば、作動室３Ａの中央まで流入した流体が耐磨耗板３３の縁部３３ｂから表面３３ａ側に回り込み、溝３１２を通って貫通孔３１１に流入する。流体は、貫通孔３１１を介して係合室４Ａに流入し、ドライブベアリング９３を潤滑する。このように、第三実施形態によれば、第一実施形態同様の効果が発揮される。また、耐磨耗板３３に凹凸を設ける必要がないため、耐磨耗板３３の磨耗抑制作用は維持される。
【００５０】
また、溝は、耐磨耗板３３の表面３３ａに形成されていても良い。この場合、溝は、耐磨耗板３３の縁部３３ｂから貫通孔３１１に対向する位置３３ｃまで延びていれば良い。これによっても、上記同様の効果が発揮される。ただし、旋回側底板３１に溝３１２を形成するほうが耐磨耗板３３への加工よりも容易であり、製造コストの増加の抑制が可能となる。
【００５１】
＜その他＞
本発明は、上記実施形態に限られない。例えばシャフト５に接続される駆動源は、エンジンに限らず、モータ等の電動機であっても良い。また、貫通孔３１１は、少なくとも１つあれば良いが、上記実施形態及び図６に示すように複数であれば効果的である。また、第一実施形態と第三実施形態や、第二実施形態と第三実施形態は、適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００５２】
２：固定スクロール、  ２１：固定側底板、  ２２：固定側ラップ、
３：旋回スクロール、  ３１：旋回側底板、  ３１１：貫通孔、  ３１２：溝、
３２：旋回側ラップ、  ３３：耐磨耗板、  ３３１：加工部、  ３Ａ：作動室、
４：係合部、  ４Ａ：係合室、
５：シャフト、  ５１：駆動軸部、  ５２：偏心部、
９３：ドライブベアリング（ベアリング）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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