(57)【要約】【課題】転覆耐力を弱めることなく、摺動損失を低減可能なスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】スクロール圧縮機は、潤滑油を貯留する潤滑油溜まり２０と、互いにラップが向かい合う固定スクロール１２と旋回スクロール１３とを少なくとも含み、潤滑油溜まり２０からの潤滑油が供給されると共に、電動機３からの動力により該旋回スクロール１３が旋回して、吸入された冷媒ガスを圧縮する圧縮機構２と、潤滑油溜まり２０から供給された潤滑油の一部が溜まる凹部１３ｃとを備え、凹部１３ｃは、旋回スクロール１３の鏡板面上であって、該旋回スクロール１３の鏡板上のラップ巻き終わりから離れた位置に形成され、固定スクロール１２の鏡板のみに接する。【選択図】図１
2011012601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を貯留する潤滑油溜まりと、
互いにラップが向かい合う固定スクロールと旋回スクロールとを少なくとも含み、前記潤滑油溜まりからの潤滑油が供給されると共に、電動機からの動力により該旋回スクロールが旋回して、吸入された冷媒ガスを圧縮する圧縮機構と、
前記潤滑油溜まりから供給された潤滑油の一部が溜まる凹部とを備え、
前記凹部は、前記旋回スクロールの鏡板面上であって、該旋回スクロールの鏡板上のラップ巻き終わりから離れた位置に形成され、前記固定スクロールの鏡板のみに接することを特徴とする、スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記凹部はさらに、前記旋回スクロールのラップの延長線を含む位置に形成される、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記冷媒は、高圧冷媒である、請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記高圧冷媒は二酸化炭素である、請求項３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、固定スクロールと旋回スクロールとを少なくとも含み、前記潤滑油溜まりからの潤滑油が供給されると共に、電動機からの動力により該旋回スクロールが旋回して、吸入された冷媒ガスを圧縮するスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機においては、旋回スクロールの回転に伴い圧縮室内の圧力が上昇するにつれて旋回スクロールと固定スクロールとを引き離す方向の力が働く。かかる力に抗して適切な力で旋回スクロールを固定スクロールに押し付けつつ気密を保ちながら摺動自在に組み合わせること必要であり、圧縮機の運転範囲内で適度に押し付け力を設定する多くの工夫がなされてきた。
【０００３】
また、旋回スクロールおよび固定スクロールの鏡板上の摺動部分の潤滑を改善するためにも数々の工夫がなされている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０３５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスクロール圧縮機では、旋回スクロールの反ラップ側の鏡板面に加える力が小さければ、圧縮室内に発生する、旋回スクロールと固定スクロールとを引き離す力が勝る。その結果、旋回スクロールが固定スクロールから離れるいわゆる転覆現象を引き起こし、スクロール圧縮機は圧縮不能となる。
【０００６】
逆に、旋回スクロールの反ラップ側の鏡板面に過大な力を加えると、旋回スクロールと固定スクロールとの摺動損失が大きくなるし、極端な場合には、異常磨耗などの現象を引き起こす。この対策の例として、摺動面積を減少させるために、面圧が過度に大きくならない範囲で旋回スクロールの鏡板外周を小さくするなどの工夫をしているが、旋回スクロールの鏡板外周からラップ外周までの距離は旋回半径の２倍以上必要である。それに加えて、ラップにおいてラップ巻き終わりから３６０度手前の部分は、旋回スクロールの鏡板外周から、旋回半径の２倍と、固定スクロール及び旋回スクロールのラップ厚さとの合計の分だけ内側にある。これらから、ラップ巻き終わり周辺は、その他の鏡板部分と比べて摺動面積の点で広くなっており、鏡板上について全体的に摺動面積を最適化しても、ラップまき終わり周辺は常に摺動面積が大きすぎるという課題があった。
【０００７】
さらに、圧縮室の圧力により旋回スクロールが引き離される際には、大抵の場合、旋回スクロールが傾きながら転覆が進行すると想定される。よって、旋回スクロールと固定スクロールとの接触点は、出来るだけ旋回スクロール鏡板の最外周に近いほうが望ましく、固定スクロールの鏡板面に潤滑油を導くための溝がある場合は、旋回スクロールの外周部分がその溝を通過する時に、固定スクロールの鏡板面との最外の接触位置が旋回スクロールの最外周部より内側に寄り転覆耐力を弱める恐れがある。
【０００８】
それ故に、本発明は、転覆耐力を弱めることなく、摺動損失を低減可能な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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、スクロール圧縮機に向けられており、潤滑油を貯留する潤滑油溜まりと、互いにラップが向かい合う固定スクロールと旋回スクロールとを少なくとも含み、潤滑油溜まりからの潤滑油が供給されると共に、電動機からの動力により該旋回スクロールが旋回して、吸入された冷媒ガスを圧縮する圧縮機構と、潤滑油溜まりから供給された潤滑油の一部が溜まる凹部とを備え、凹部は、旋回スクロールの鏡板面上であって、該旋回スクロールの鏡板上のラップ巻き終わりから離れた位置に形成され、固定スクロールの鏡板のみに接する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、旋回スクロールのラップ巻き終わりから離れた位置に、固定スクロールの鏡板のみに接する凹部が形成される。この凹部には潤滑油が溜まるため、摺動面と比較して油膜厚さが大きくなり、粘性損失を低下させることができる。
【００１１】
さらに、本発明によれば、凹部が旋回スクロールの鏡板上に形成される。言い換えると、旋回スクロールの外周部分は従来と変わらない。よって、転覆時の支点となる旋回スクロールの外周部と固定スクロールの接触位置が従来と変わらないので、転覆耐力を弱めることも無い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】図１の旋回スクロールを上方から見た時の平面図
【図３】図２に示す凹部１３ｃの、固定スクロールの鏡板での移動軌跡を示す模式図
【図４】旋回スクロール１３の旋回運動による、凹部１３ｃの固定スクロール１２の鏡板１２ａ上の軌跡を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。図１のスクロール圧縮機においては、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定した主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２が構成されている。
【００１５】
また、密閉容器１において、上記圧縮機構２の下には、上記旋回スクロール１３の動力源である電動機３が配置される。具体的には、電動機３の固定子３ａは密閉容器１に固定され、電動機３の回転子３ｂは、主軸受部材１１及び密閉容器１の底付近に設けられた副軸受部材５に回転自在に支持されるクランク軸４に固定される。
【００１６】
クランク軸４の上端には偏心軸部４ａが接続され、電動機３からの動力をクランク軸４および偏心軸部４ａを介して旋回スクロール１３に与えることにより、旋回スクロール１３が偏心回転する。この偏心回転により、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成されている圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガス（高圧冷媒、例えば二酸化炭素）が吸入され圧縮されていく。そして、圧縮室１５内で所定圧以上になった冷媒ガスは、固定スクロール１２の中央部の吐出口１８から吐出バルブ１９を押し開いて密閉容器１内に吐出する。スクロール圧縮機ではこのような動作が繰り返される。
【００１７】
なお、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間には、旋回スクロール１３の自転を防止して、旋回スクロール１３が旋回運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４が設けられる。
【００１８】
また、旋回スクロール１３の背面部分には、主軸受部材１１に配置されている摺動仕切り環７８が配置されている。この摺動仕切り環７８により、摺動仕切り環７８よりも内側領域である高圧潤滑油領域３０と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧空間２９とに仕切られている。この背面における高圧潤滑油領域３０と背圧空間２９との圧力負荷により、旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して旋回運動を行うことができる。
【００１９】
さらに、固定スクロール１２には、背圧空間２９の圧力を制御する背圧調整弁９が備わる。
【００２０】
また、スクロール圧縮機においてクランク軸４の下端には潤滑油ポンプ２５が設けられ、冷媒ガスの圧縮中、この潤滑油ポンプ２５も駆動される。ポンプ２５の駆動により密閉容器１の底部に設けられた潤滑油溜め２０にある潤滑油６は吸い上げられ、クランク軸４内を通縦している潤滑油供給穴２６を通じて圧縮機構２に供給される。このときの供給圧は、スクロール圧縮機の吐出圧力とほぼ同等である。
【００２１】
圧縮機構２において、高圧潤滑油領域３０に供給された潤滑油６の一部は、供給圧や自重によって、偏心軸部４ａと旋回スクロール１３との嵌合部、クランク軸４と主軸受部材１１との間の軸受部６６に進入して、それぞれの部分を潤滑した後落下し、潤滑油溜め２０へ戻る。また、高圧潤滑油領域３０に供給された潤滑油６の一部は、高圧油供給路５４から分かれた絞り（図示せず）により、環状仕切り環７８の外側にある背圧空間２９へと導かれ、自転規制機構１４の摺動部を潤滑する。
【００２２】
更に背圧空間２９に進入した潤滑油６は、絞りでの絞り作用と背圧調整機構９の設定により高圧潤滑油領域３０と、圧縮室１５の低圧側（吸入口１７周辺）との圧力の中間となる中間圧に設定される。
【００２３】
旋回スクロール１３の反ラップ側は高圧潤滑油領域３０と背圧空間２９とに接しており、その圧力により、圧縮機構２で発生する圧力による固定スクロール１２から旋回スクロール１３を離そうとする力に抗している。
【００２４】
固定スクロールの鏡板１２ａは、背圧空間２９に満たされた潤滑油６に接しており、旋回スクロールの鏡板１３ａが鏡板１２ａと接しながら旋回運動を行うことで、潤滑油６は摺動面に供給される。供給された潤滑油６の一部は、旋回スクロールの鏡板１３ａに設けた凹部１３ｃ（図２を参照）内に留まり、その他は微小隙間を通り吸入側１７または圧縮室１５に入り冷媒と共に吐出孔１８から密閉容器１内に排出され、冷媒ガスと分離された後、油溜り２０に戻る。
【００２５】
ここで、図２、図３を参照して、凹部１３ｃについてより詳細に説明する。図２は、図１の旋回スクロール１３を上方から見た時の平面図であり、図３は、図１の固定スクロール１２を下方から見た時の平面図である。
【００２６】
凹部１３ｃは、図２に示すように、旋回スクロール１３の鏡板１３ａの面上であって、鏡板１３ａ上のラップ巻き終わり１３ｂから離れた位置に、例えばザグリ加工により形成される。好ましくは、凹部１３ｃは、鏡板１３ａに形成されるラップの延長線Ｌａを含むような位置に形成される。また、この凹部１３ｃの形成位置は、図３に示す固定スクロー
ル１２の鏡板１２ａ外縁部における、旋回スクロール１３との摺動面以外とは連通しない位置であることがさらに好ましい。
【００２７】
ここで、図４は、旋回スクロール１３の旋回運動による、凹部１３ｃの固定スクロール１２の鏡板１２ａ上の軌跡を示す図である。図４におけるハッチング領域に示す通り、凹部１３ｃは常に固定スクロール１２の鏡板１２ａ上のみに当接しながら動いている。
【００２８】
以上説明したとおり、本実施の形態によれば、旋回スクロール１３のラップ巻き終わり１３ｂから離れた位置に、固定スクロール１２の鏡板１２ａのみに接する凹部１３ｃが形成される。この凹部１３ｃには潤滑油が溜まるため、摺動面と比較して油膜厚さが大きくなり、粘性損失を低下させることができる。
【００２９】
さらに、本発明によれば、凹部１３ｃが旋回スクロール１３の鏡板上に形成される。言い換えると、旋回スクロール１３の外周部分は従来と変わらない。よって、転覆時の支点となる旋回スクロール１３の外周部と固定スクロール１２の接触位置が従来と変わらないので、転覆耐力を弱めることも無い。
【００３０】
以上の通り、本実施の形態によれば、摺動による損失を抑えた高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。
【００３１】
また、旋回スクロール１３の鏡板１３ａは上向きに設置されているため長期間停止後でも旋回スクロール１３の凹部１３ｃには潤滑油を保持できることから長期にわたる停止でも潤滑油の流失はなく、高効率かつ高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかるスクロール圧縮機は、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  密閉容器
２  圧縮機構
１２  固定スクロール
１３  旋回スクロール
１３ｂ  ラップ巻き終わり
３  電動機
２０  潤滑油溜まり
１３ｃ  凹部
【図１】
2011012601.tif 000003
【図２】
2011012601.tif 000004
【図３】
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【図４】
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