(57)【要約】【課題】動作圧力の高い二酸化炭素を作動冷媒として用いるとともに、信頼性及びエネルギー効率を向上させたスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機１００は、ラップ部６２を立設した固定スクロール６０と、ラップ部５２が固定スクロール６０のラップ部６２と噛み合わされて圧縮室２１を形成するとともに固定スクロール６０に対して相対回転される旋回スクロール５０と、固定スクロール６０と旋回スクロール５０との相対回転を阻止するためのオルダムリング８０とを備え、オルダムリング８０には、オルダムリング突起部８１を設け、旋回スクロール５０のラップ部５２側表面には、オルダムリング突起部８１を収容する溝５６を設けるとともに、旋回スクロール５０のラップ部５２側表面のオルダムリング８０との摺動部５８に給油溝９０を設けたことを特徴とする。【選択図】図５
2008138574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板の一方の面に渦巻状突起を立設した固定スクロールと、
鏡板の一方の面に渦巻状突起を立設し、この渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻状突起と噛み合わされて密閉した圧縮室を形成する旋回スクロールと、
前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間に配設されて前記旋回スクロールの自転運動を阻止するオルダムリングと、
前記旋回スクロールの鏡板の他方の面を偏心支持し、前記オルダムリングにより自転運動が阻止された前記旋回スクロールを公転旋回運動させるクランクシャフトとを備え、
前記旋回スクロールの一方の面における前記オルダムリングとの摺動部に溝を設けた
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記オルダムリングに前記旋回スクロールの自転運動を防止するためのオルダムリング突起部を設け、
前記旋回スクロールの一方の面に前記オルダムリング突起部を収容するための収容溝を前記旋回スクロールの中心を介して対向位置に２つ設け、
前記溝を複数設けるとともに、前記旋回スクロールの２つの前記収容溝を結ぶ直線と直交する直線方向であって、各溝の間隔が前記旋回スクロールの公転半径の２倍よりも小さいものとして形成した
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記溝の全部を前記旋回スクロールの外周端面に開口させた
ことを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記溝のうち少なくとも１つを前記旋回スクロールの外周端面に開口させ、それ以外の前記溝の内周側及び外周側の端部を連通させる連通溝を設けるとともに、前記旋回スクロールの外周端面に開口させた前記溝と前記連通溝とを交差させた
ことを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記旋回スクロールの外周端面に開口させた前記溝の内周側の端部を、前記旋回スクロールの渦巻状突起の最外周開口部の近傍に形成した
ことを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記オルダムリングを鋼、鉄系焼結金属またはアルミ合金で構成するとともに、前記オルダムリングの表面に窒化処理または硬質アルマイト処理を施した
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
作動冷媒として二酸化炭素を用いた
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記溝に貯留する油としてＰＡＧを用いた
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか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し、特に二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒に使用したスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、脱フロン化の流れを受けて自然冷媒を用いた冷凍サイクル装置の開発が盛んに進められている。中でも、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒とした冷凍サイクル装置の普及は年々増加傾向にある。また、その用途も家庭用給湯を目的としたヒートポンプ式給湯機を始め、カーエアコンや空気調和装置、冷凍機、冷蔵庫等に広がりつつある。二酸化炭素は、オゾン破壊係数が０、地球温暖化係数が１という特性を有しており、二酸化炭素を冷媒として用いれば環境への負荷を小さくできるという利点がある。
【０００３】
ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒は、オゾン破壊係数が０、地球温暖化係数が１０００〜２０００という特性を有していることからも、二酸化炭素がいかに環境への負荷が小さいかが容易に理解できる。また、二酸化炭素は、毒性が無く、可燃性も無いという点で安全性に優れている。さらに、二酸化炭素は、入手が容易であり、比較的安価であるという利点も有している。ただし、二酸化炭素を冷媒として用いる場合には、フロンガスを用いた場合よりも高い圧力で冷凍サイクル内を循環させることが必要である。たとえば、ＨＦＣ冷媒の一つであるＲ４１０冷媒では４ＭＰａ程度の動作圧力が必要であるのに対し、二酸化炭素では１２ＭＰａ程度の高い動作圧力が必要である。
【０００４】
このような性質を有する二酸化炭素を冷媒として用いた圧縮機が種々提案されている。そのようなものとして、「ケーシング内に、固定側端板の一面側に渦巻状突起が設けられた固定スクロールと、旋回側端板の一面側に渦巻状突起が設けられかつこの渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻状突起と組み合わされて渦巻状の圧縮室を形成するとともに前記固定スクロールに対して相対的に旋回するように駆動される旋回スクロールと、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとの間に設けられて前記旋回スクロール及び前記固定スクロールの相対回転を阻止するための機構とを備えている」スクロール圧縮機が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
このスクロール圧縮機は、固定スクロール及び旋回スクロールの相対回転を阻止するための機構としてオルダムリングを適用している。このオルダムリングには突起部が形成されており、固定スクロール及び旋回スクロールの渦巻状突起（ラップ）側の表面にはオルダムリングの突起部を収容するための溝が渦巻状突起よりも外周側に２つずつ形成されている。固定スクロールの２つの溝は、対向する位置に形成されている。また、旋回スクロールの２つの溝は、固定スクロールの２つの溝を結ぶ直線と直交する直線上であって、対向する位置に形成されている。
【０００６】
したがって、オルダムリングは、旋回スクロールの溝により所定方向に往復運動することができ、かつ、固定スクロールの溝により旋回スクロールの溝で往復運動可能な所定方向とは直交する方向に往復運動することができるようになっている。すなわち、固定スクロールと旋回スクロールとの間にオルダムリングを配設することによって、旋回スクロールの自転運動を阻止しつつ、公転運動を可能としているのである。そして、旋回スクロールとオルダムリングとの間に吸入ガスの含有油分を給油して潤滑するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３５２３８５号公報（第４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のスクロール圧縮機のように旋回スクロールの自転防止機能を持たせたオルダムリングを旋回スクロール背面に設けた場合、旋回スクロールのオルダムリングとの摺動面に冷凍機油等の潤滑油が行き届かないことがあった。このような潤滑不良が発生すると、スクロール圧縮機の運転損失を増加させるだけでなく、摺動面での摩耗が異常に進展してしまい、スクロール圧縮機の信頼性が低下するという課題があった。また、作動冷媒に動作圧力の高い二酸化炭素を用いた場合、オルダムリング突起部に作用する荷重が増大し、従来冷媒と比べてオルダムリング突起部に異常摩耗が生じてしまう可能性が高くなるといった技術的な課題もあった。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、動作圧力の高い二酸化炭素を作動冷媒として用いるとともに、信頼性及びエネルギー効率を向上させたスクロール圧縮機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスクロール圧縮機は、鏡板の一方の面に渦巻状突起を立設した固定スクロールと、鏡板の一方の面に渦巻状突起を立設し、この渦巻状突起が前記固定スクロールの前記渦巻状突起と噛み合わされて密閉した圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとの間に配設されて前記旋回スクロールの自転運動を阻止するオルダムリングと、前記旋回スクロールの鏡板の他方の面を偏心支持し、前記オルダムリングにより自転運動が阻止された前記旋回スクロールを公転旋回運動させるクランクシャフトとを備え、前記旋回スクロールの一方の面における前記オルダムリングとの摺動部に溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスクロール圧縮機は、旋回スクロールの渦巻状突起が立設された面（一方の面）におけるオルダムリングとの摺動部に溝を設けたので、潤滑油が混ざったＣＯ2 冷媒ガスが溝上を通過することで、この溝に潤滑油を貯留させることができる。したがって、旋回スクロールとオルダムリングとの摺動部に十分給油することが可能になり、効果的に潤滑することができる。また、旋回スクロールとオルダムリングとの摺動部を効果的に潤滑できるので、摩耗の進展を抑制するとともに、圧縮過程における運動損失を減少させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の断面構成を示す縦断面図である。図２は、スクロール圧縮機１００の要部を拡大した状態を示す拡大縦断面図である。図１及び図２に基づいて、スクロール圧縮機１００の構成について説明する。このスクロール圧縮機１００は、スクロール式流体機械の代表として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒を圧縮するスクロール圧縮機を表している。
【００１３】
このスクロール圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和器、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成する冷凍機器の１つとして冷凍サイクル内に搭載されるものである。つまり、スクロール圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環するＣＯ2 冷媒を吸入し、圧縮して臨界圧力以上の高温高圧の状態として吐出させるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１４】
このスクロール圧縮機１００は、圧縮部２０と駆動部３０とに大きく分類することができる。この圧縮部２０及び駆動部３０は、密閉容器（シェル）１０内に収納されている。この密閉容器１０は、圧力容器となっている。図１に示すように、圧縮部２０が密閉容器１０の上側に配置され、駆動部３０が密閉容器１０の下側に配置されて収納されているものとする。この密閉容器１０の底部は、冷凍機油１を貯留する油だめ１１となっている。また、密閉容器１０には、ＣＯ2 冷媒ガスを吸入するための吸入側配管１２と、ＣＯ2 冷媒ガスを吐出するための吐出側配管１３とが連接されている。
【００１５】
圧縮部２０は、吸入側配管１２から吸入したＣＯ2 冷媒ガスを圧縮して密閉容器１０内の吐出空間１５に排出する機能を果たすようになっている。この吐出空間１５に排出されたＣＯ2 冷媒ガスは、吐出側配管１３からスクロール圧縮機１００の外部に吐出されるようになっている。駆動部３０は、圧縮部２０でＣＯ2 冷媒ガスを圧縮するために、圧縮部２０を構成する旋回スクロール５０を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、駆動部３０が旋回スクロール５０を駆動することによって、圧縮部２０でＣＯ2 冷媒ガスを圧縮するようになっているのである。
【００１６】
圧縮部２０は、旋回スクロール５０と、固定スクロール６０と、フレーム７０とで構成されている。旋回スクロール５０はフレーム７０の下側に、固定スクロール６０はフレーム７０の上側にそれぞれ収納されるようになっている。旋回スクロール５０及び固定スクロール６０は、鏡板５１及び鏡板６１と、その鏡板５１及び鏡板６１の一方の面に形成されていて実質的に同一形状の渦巻状突起であるラップ部５２及びラップ部６２とで構成されている。これら２つの旋回スクロール５０及び固定スクロール６０は、ラップ部５２とラップ部６２とを互いに噛み合わせるようにして装着されている。そして、ラップ部５２とラップ部６２との間には、相対的に容積が変化する圧縮室２１が形成されるようになっている。
【００１７】
固定スクロール６０は、外周部をフレーム７０に図示省略のボルト等によって締結されて固定されている。固定スクロール６０の中央部には圧縮されて高圧となったＣＯ2 冷媒ガスを吐出する吐出ポート６３が形成されている。そして、圧縮された高圧のＣＯ2 冷媒ガスは、固定スクロール６０の上部に設けられている吐出空間１５に排出されるようになっている。なお、固定スクロール６０をボルト等で固定する場合に限定するものではなく、固定スクロール６０がフレーム７０に固定されていればよい。
【００１８】
旋回スクロール５０は、固定スクロール６０に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。また、旋回スクロール５０のラップ部５２が形成されている面とは反対側の面（図面下側のスラスト面５５）の中心部には、中空円筒の旋回スクロールボス部５３が形成されている。この旋回スクロールボス部５３にクランクシャフト４０の上端に設けられた偏心ピン部４１が回転自在に係合されている。この偏心ピン部４１が旋回スクロール５０を偏心支持するようになっている。また、旋回スクロール５０の下面側には、フレーム７０（正確にはスラスト軸受部材７５）と摺動可能なスラスト面５５が形成されている（図３参照）。
【００１９】
フレーム７０は、旋回スクロール５０及び固定スクロール６０を収納し、密閉容器１０内に固定されるようになっている。このフレーム７０には、旋回スクロール５０の下面側の面から軸方向下側に貫通する排油穴７１が形成されており、圧縮部２０で使用された冷凍機油１を油だめ１１に戻すようになっている。図１では、排油穴７１が１つだけ形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、排油穴７１を２つ以上形成してもよい。
【００２０】
密閉容器１０と圧縮部２０とは連通しているので、吸入側配管１２から密閉容器１０内に吸入されたＣＯ2 冷媒ガスは圧縮部２０に導通するようになっている。たとえば、フレーム７０の外周面は、焼きばめや溶接等によって密閉容器１０に固定されているものの、切り欠きや連通孔等を形成することによって、吸入側配管１２からのＣＯ2 冷媒ガスを圧縮部２０へ導通するようにしてもよい。また、フレーム７０の下方には、駆動部３０（特にクランクシャフト４０）を軸支するための軸受部７２が形成されている。
【００２１】
駆動部３０は、クランクシャフト４０と、クランクシャフト４０に固定されたロータ（回転子）３１と、密閉容器１０に固定されたステータ（固定子）３２とで構成されている。なお、ロータ３１とステータ３２とで電動機を構成している。ロータ３１は、ステータ３２への通電が開始することにより回転駆動するようになっている。また、ステータ３２の外周面は焼きばめ等により密閉容器１０に固定されている。
【００２２】
クランクシャフト４０の上端部は、旋回スクロール５０の旋回スクロールボス部５３と回転自在に係合する偏心ピン部４１が形成されている。また、クランクシャフト４０の内部には、上端面まで連通している油流路４２が形成されている。この油流路４２は、油だめ１１に貯留してある冷凍機油１の流路となるものである。つまり、油だめ１１に溜まっている冷凍機油１を油流路４２で吸い上げて圧縮部２０に給油するようになっているのである。
【００２３】
この油流路４２は、フレーム７０の軸受部７２に給油するために、この軸受部７２の高さ位置で分岐し、分岐流路４４を形成している。また、この油流路４２は、旋回スクロールボス５３に給油するために、この旋回スクロールボス部５３の高さ位置で分岐し、分岐流路４５を形成している。なお、図２では、分岐流路４４及び分岐流路４５をクランクシャフト４０に１つずつ形成した場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、分岐流路４４及び分岐流路４５を２つ以上ずつ形成してもよい。
【００２４】
また、旋回スクロール５０と固定スクロール６０との間には、旋回スクロール５０の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング８０が配設されている（図３で詳細に説明するものとする）。以上のように、スクロール圧縮機１００は、密閉容器１０内の上部に圧縮部２０を、下部に駆動部３０を配置し、圧縮部２０をクランクシャフト４０を介して駆動部３０により回転駆動するようになっている。なお、冷凍機油１の種類を特に限定するものではなく、圧縮部２０の潤滑油として使用できるものであればよい。たとえば、ＰＡＧ（ポリアルキレングレコール）等を冷凍機油１として使用するとよい。
【００２５】
図３は、圧縮部２０を分解した状態を示す分解図である。図３に基づいて、スクロール圧縮機１００の要部である圧縮部２０について詳細に説明する。オルダムリング８０は、リング部８３と、旋回スクロール５０側の２つのオルダムリング突起部８１と、固定スクロール６０側の２つのオルダムリング突起部８２とで構成されている。このオルダムリング８０は、旋回スクロール５０と固定スクロール６０との間に配設され、旋回スクロール５０の自転運動を阻止するとともに、公転旋回運動を可能とする機能を果たすようになっている。つまり、オルダムリング８０は、旋回スクロール５０の自転防止機構として機能するのである。
【００２６】
オルダムリング突起部８１は、オルダムリング８０のリング部８３の旋回スクロール５０側に設けられており、オルダムリング８０の中心に関して対称位置に対向配置されている。また、オルダムリング突起部８２は、オルダムリング８０のリング部８３の固定スクロール６０側に設けられており、オルダムリング８０の中心に関して対称位置に対向配置されている。つまり、各オルダムリング突起部は、９０度の位相差をもって配置されているのである。
【００２７】
そして、旋回スクロール５０には、オルダムリング８０のオルダムリング突起部８１を収容するための２つの収容溝５６が形成されている。この２つの収容溝５６は、鏡板５１のラップ部５２側であって、ラップ部５２よりも外周側に形成されている。また、固定スクロール６０には、オルダムリング８０のオルダムリング突起部８２を収容するための２つの収容溝６６が形成されている。この２つの収容溝６６は、鏡板６１のラップ部６２側であって、ラップ６２よりも外周側に形成されている。
【００２８】
旋回スクロール５０の２つの収容溝５６は、オルダムリング突起部８１に対応する位置、つまりオルダムリング８０（または旋回スクロール５０）の中心に関して対称位置に対向配置されている。また、固定スクロール６０の２つの収容溝６６は、オルダムリング突起部８２に対応する位置、つまりオルダムリング８０（または固定スクロール６０）の中心に関して対称位置に対向配置されている。つまり、旋回スクロール５０の２つの収容溝５６は、固定スクロール６０の２つの収容溝６６とを結ぶ直線と直交する直線上の対向する位置に形成されているのである。
【００２９】
オルダムリング８０は、オルダムリング８０の２つのオルダムリング突起部８１が、旋回スクロール５０の２つの収容溝５６に収容（係合）されることによって所定方向（２つの収容溝５６を結ぶ直線方向）に往復運動（摺動）することができるようになっている。また、オルダムリング８０は、オルダムリング８０の２つのオルダムリング突起部８２が、固定スクロール６０の２つの収容溝６６に収容（係合）されることによって所定方向（２つの収容溝６６を結ぶ直線方向、つまり２つの収容溝５６を結ぶ直線方向と直交する直線方向）に往復運動（摺動）することができるようになっている。
【００３０】
すなわち、オルダムリング８０は、各オルダムリング突起部とそれを収容する各収容溝とによって、前後左右に往復運動することができるようになっているのである。したがって、固定スクロール６０と旋回スクロール５０との間にオルダムリング８０を配設することによって、旋回スクロール５０の自転運動を阻止しつつ、公転旋回運動を可能としているのである。なお、オルダムリング８０を固定スクロール６０と旋回スクロール５０との間に配設するために、固定スクロール６０と旋回スクロール５０との高い位置決め精度が得られる。
【００３１】
また、旋回スクロール５０の下側には、鏡板５１のラップ部５２の反対側表面（スラスト面５５）と摺接するスラスト軸受部材７５が配置されている。このスラスト軸受部材７５は、フレーム７０の旋回スクロールボス部５３の部分を除いた内周側の下端面７４に固定されるようになっている。そして、このフレーム７０は、上述したように密閉容器１０内に固定されるようになっている。なお、旋回スクロールボス部５３の内周面は、駆動部３０のクランクシャフト４０の一端（偏心ピン部４１）を嵌合し軸支する旋回スクロール軸受部５７として機能するようになっている。
【００３２】
このオルダムリング８０は、鋼、鉄系焼結金属またはアルミ合金で構成し、オルダムリング８０の表面に窒化処理または硬質アルマイト処理を施すことによって、耐摩耗性を更に向上させることができる。また、オルダムリング８０をアルミ合金で構成し、硬質アルマイト処理を施した場合には、耐摩耗性の向上に加えて、軽量化が可能となり、図示省略のバランサ等の部品のコンパクト化を図ることが可能になる。
【００３３】
図４は、旋回スクロール５０のオルダムリング８０との摺動部５８を説明するための説明図である。図４に基づいて、旋回スクロール５０のオルダムリング８０との摺動部５８について説明する。上述したように、旋回スクロール５０は、オルダムリング８０によって自転運動が阻止されつつ、公転旋回運動が可能となっている。旋回スクロール５０が公転旋回運動をすると、オルダムリング８０が前後左右方向に摺動するので旋回スクロール５０の摺動部５８にオルダムリング８０のリング部８３の摺動痕が形成される。
【００３４】
そうすると、旋回スクロール５０の摺動部５８での摩擦係数が増大し、それに伴ってスクロール圧縮機１００の入力が増大してしまったり、オルダムリング８０が疲労破壊したりしてしまうことになる。そこで、旋回スクロール５０の摺動部５８に冷凍機油１を十分に給油して、旋回スクロール５０とオルダムリング８０との摺動部５８を効果的に潤滑することが要求されている。
【００３５】
ここで、実施の形態１の特徴事項である旋回スクロール５０の詳細な構成について説明する。図５は、旋回スクロール５０の断面構成を示す縦断面図である。この図５に示すように、旋回スクロール５０のラップ部５２側の表面、すなわち摺動部５８には、複数の溝９０が形成されている。この溝９０は、オルダムリング突起部８１を収容するために形成されている２つの収容溝５６を結ぶ直線と直交する直線方向に形成されている。この溝９０に冷凍機油１が貯留することで旋回スクロール５０とオルダムリング８０との摺動部５８を効果的に潤滑するようになっているのである。
【００３６】
また、この溝９０の各間隔は、旋回スクロール５０の公転半径の２倍よりも小さいものとして形成されている（つまり、溝９０の各間隔＜旋回スクロール５０の公転半径×２）。この旋回スクロール５０の公転半径とは、偏心ピン部４１が回転する際の円軌道における半径のことである。このようにしたのは、旋回スクロール５０の摺動部５８の全体に冷凍機油１を給油するためである。すなわち、旋回スクロール５０が公転旋回運動をしている場合、オルダムリング８０は、２つの収容溝５６に沿って、旋回スクロール５０の公転半径の２倍の幅で往復運動を行なうので、溝９０の各間隔をこの幅よりも小さいものとすれば、旋回スクロール５０の摺動部５８の全体に冷凍機油１を給油できることになるのである。
【００３７】
さらに、各溝９０（溝９０の全部）は、旋回スクロール５０の外周端面に開口形成されている。つまり、余剰な冷凍機油１を旋回スクロール５０の外周端面から除去することができるのである。したがって、旋回スクロール５０が公転運動を行うと、溝９０は、オルダムリング８０のリング部８３の全面と接することになる。その結果、効果的に旋回スクロール５０とオルダムリング８０との摺動部５７を潤滑することができるのである。なお、溝９０の個数を特に限定するものではなく、溝９０の各間隔＜旋回スクロール５０の公転半径×２の範囲で可能な個数を形成すればよい。また、溝９０の深さを特に限定するものではない。
【００３８】
ここで、スクロール圧縮機１００の動作について説明する。
電動機を構成するロータ３１は、ステータ３２が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、ロータ３１に固定されたクランクシャフト４０が回転駆動する。旋回スクロール５０は、クランクシャフト４０の偏心ピン部４１に係合されており、旋回スクロール５０の自転回転運動がオルダムリング８０の自転防止機構によって公転旋回運動に変換される。このクランクシャフト４０の回転駆動によって、密閉容器１０内に拡散されているＣＯ2 冷媒ガスが固定スクロール６０のラップ部６２と旋回スクロール５０のラップ部５２とにより形成される圧縮室２１内へ流れ、吸入過程が開始する。
【００３９】
密閉容器１０内に拡散されているＣＯ2 冷媒ガスには、冷凍機油１が混合しており、この状態で圧縮部２０で圧縮されるようになっている。この冷凍機油１は、オルダムリング８０の上側の空間やオルダムリング８０の下側の空間、つまり旋回スクロール５０とオルダムリング８０との摺動部５８を潤滑するのに利用されるようになっている。つまり、ＣＯ2 冷媒ガスの中に含まれている冷凍機油１を旋回スクロール５０の摺動部５８に形成した溝９０に留めるようにして、旋回スクロール５０とオルダムリング８０とを潤滑するようにしている。したがって、本発明により、スクロール圧縮機１００の吐出側への冷凍機油１の持ち出し量が増加することはない。
【００４０】
圧縮室２１内にＣＯ2 冷媒ガスが吸入されると、偏心させられた旋回スクロール５０の公転旋回運動で、圧縮室２１の容積を減少させる圧縮過程へと移行する。つまり、圧縮部２０では、旋回スクロール５０が公転旋回運動すると、ＣＯ2 冷媒ガスが吸入口となる旋回スクロール５０のラップ部５２及び固定スクロール６０のラップ部６２の最外周開口部から取り込まれて、旋回スクロール５０の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっているのである。なお、冷凍サイクルを循環してきた低圧状態のＣＯ2 冷媒は、吸入側配管１２からスクロール圧縮機１００の密閉容器１０内に流入するようになっている。
【００４１】
この圧縮過程では、圧縮室２１内のＣＯ2 冷媒の圧力が上昇する。そして、このガス圧の作用によって、旋回スクロール５０のスラスト面５５は、スラスト軸受部材７５に押し付けられて摺動する。また、オルダムリング８０は、旋回スクロール５０に作用する旋回スクロール５０の回転方向と反対方向に加わるガス荷重を２つのオルダムリング突起部８１で受けるため、旋回スクロール５０側のオルダムリング突起８１、固定スクロール６０側のオルダムリング突起部８２が収容されているそれぞれの収容溝（旋回スクロール５０の２つの収容溝５６、固定スクロール６０の２つの収容溝６６）内で摺動する。
【００４２】
作動冷媒に二酸化炭素を用いているので、動作圧及びスラスト軸受部材７５で受ける荷重（以後、スラスト荷重と称する）が高くなるが、オルダムリング８０を固定スクロール６０と旋回スクロール５０との間に配設しているため、スラスト面５５側を有効利用できる。つまり、旋回スクロール５０のスラスト面５５側にオルダムリング８０を配設するものに比べて、スラスト面５５の信頼性を確保することができる。また、ＣＯ2 冷媒は、従来のＨＦＣ冷媒等と比較して常用密度が高いため、同じ冷凍能力を出力する場合であっても体積流量が少なくて済む。
【００４３】
そのために、圧縮工程における容積を小さくすることができ、従来よりも小さな渦巻径でも同等能力を得ることが可能となる。したがって、スクロール圧縮機１００の外径を拡大することなく、オルダムリング８０を固定スクロール６０と旋回スクロール５０との間に配置することが可能となる。それにより、スクロール圧縮機１００の運転時に発生する圧縮ガスのスラスト荷重を受けるスラスト軸受部材７５の面積の拡大が可能であり、スラスト面５５に加わる圧力を低下させることができる。
【００４４】
そして、圧縮室２１で圧縮されたＣＯ2 冷媒ガスは、吐出過程に移行する。つまり、ＣＯ2 冷媒ガスは、固定スクロール６０の吐出ポート６３を通過し、吐出弁６５を押し上げて吐出空間１５を経由してからスクロール圧縮機１００の外部へと吐出されるのである。その後、ステータ３２への通電を停止するとクランクシャフト４０に回転トルクは発生せずスクロール圧縮機１００は停止する。
【００４５】
次に、冷凍機油１の流れについて説明する。
密閉容器１０の油だめ１１に貯留されている冷凍機油１は、クランクシャフト４０が回転すると図示省略の容積形油ポンプによってクランクシャフト４０の油流路４２内を汲み上げられる。そして、フレーム７０の軸受部７２の高さ位置でクランクシャフト４０の径方向に設けられた分岐流路４４と、クランクシャフト４０の上端面側とに分流する。分岐流路４４に流入した冷凍機油１は、フレーム７０の軸受部７２に給油され、クランクシャフト４０と軸受部７２とを潤滑する。
【００４６】
クランクシャフト４０の上端面側に流入した冷凍機油１は、旋回スクロールボス部５３の高さ位置でクランクシャフト４０の径方向に設けられた分岐流路４５と、クランクシャフト４０の上端面側とに分流する。分岐流路４５に流入した冷凍機油１は、偏心ピン部４１と旋回スクロールボス軸受部５７とを潤滑し、旋回スクロール軸受部５７の下方からフレーム７０の内周を流れて、フレーム７０の下端面７４へと流れる。なお、スラスト軸受部材７５に図示省略の鉛直方向の貫通孔を形成しておけば、この貫通孔を冷凍機油１が下側から上側へと流れて旋回スクロール５０のスラスト面５５とスラスト軸受部材７５との摺動を潤滑することができる。
【００４７】
クランクシャフト４０の上端面側へ流入した冷凍機油１は、旋回スクロール５０の公転旋回運動によって、旋回スクロール５０のラップ部５２側表面の外周へも流れて、旋回スクロール５０とオルダムリング８０のリング部８３との摺動をも潤滑することが可能になっている。その後、冷凍機油１は、排油穴７１を経由して油だめ１１と戻るようになっている。
【００４８】
旋回スクロール５０を以上のような構成とすることによって、ＣＯ2 のような動作圧の高い冷媒を用いた場合であっても、旋回スクロール５０のスラスト面５５を有効利用し、スラスト荷重の面圧を低減できるとともに、旋回スクロール５０の摺動部５８に冷凍機油１を十分に給油できるため、旋回スクロール５０とオルダムリング８０とを確実に潤滑することができる。したがって、旋回スクロール５０とオルダムリング８０との間における摩擦係数を低減できるので、スクロール圧縮機１００の信頼性を高めることができる。
【００４９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２の特徴事項である旋回スクロール５０ａの詳細な構成について説明する。図６は、旋回スクロール５０ａの断面構成を示す縦断面図である。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。この図６に示すように、旋回スクロール５０ａのラップ部５２側の表面、すなわち摺動部５８には、２つの溝９１が形成されている。この溝９１は、複数の溝部９１ａと、連通溝部９１ｂとで構成されている。なお、２つの溝９１は、旋回スクロール５０ａの中心に関して対称位置に同一形状で形成されている。
【００５０】
溝部９１ａは、オルダムリング突起部８１を収容するために形成されている２つの収容溝５６を結ぶ直線と直交する直線方向であって、各溝部９１ａの間隔を旋回スクロール５０ａの公転半径の２倍よりも小さいものとして形成されている。つまり、実施の形態１で示した溝９０と同様に形成されているのである。ただし、溝９０との相違点は、少なくとも１つの溝部９１ａ（以下、延長溝部９１ｃと称する）を除いて、旋回スクロール５０ａの外周端面に開口していないということである。この延長溝部９１ｃは、旋回スクロール５０ａの外周端面に開口するとともに、連通溝部９１ｂと交差するように形成されている。
【００５１】
連通溝部９１ｂは、延長溝部９１ｃを除いて、各溝部９１ａの２つの端部（内周側端部及び外周側端部）を連通させる形状として形成されている。また、この連通溝部９１ｂは、延長溝部９１ｃと交差するようにして延長溝部９１ｃと連通するようになっている。すなわち、溝部９１ａと、連通溝部９１ｂとは、互いに連通して溝９１を形成しているのである。したがって、溝９１は、延長溝部９１ｃのみを旋回スクロール５０ａの外周端面に開口させて冷凍機油１を貯留し易くしている。
【００５２】
また、溝部９１ａのいずれを延長溝部９１ｃとしてもよいが、旋回スクロール５０ａのラップ部５２の最外周開口部（つまり、ＣＯ2 冷媒ガスの吸入口５２ａ）の近傍に位置する溝部９１ａを延長溝部９１ｃとするとよい。それは、ＣＯ2 冷媒ガスの含まれている冷凍機油１を効果的に溝９１に貯留するようにするためである。つまり、ＣＯ2 冷媒ガスは、吸入口５２ａの近傍に多く集中するために、多くの冷凍機油１を溝９１に給油することが可能となるからである。
【００５３】
したがって、旋回スクロール５０ａが公転運動を行うと、溝９１は、オルダムリング８０のリング部８３の全面と接することになる。その結果、効果的に旋回スクロール５０ａとオルダムリング８０との摺動部５８を潤滑することができるのである。なお、溝９１を構成する溝部９１ａの個数を特に限定するものではなく、溝部９１ａの各間隔＜旋回スクロール５０ａの公転半径×２の範囲で可能な個数を形成すればよい。また、溝９１の深さを特に限定するものではない。さらに、延長溝部９１ｃの長さを特に限定するものではない。
【００５４】
図７は、旋回スクロール５０ａの別の断面構成を示す縦断面図である。この図７に示すように、旋回スクロール５０ａのラップ部５２側の表面、すなわち摺動部５８には、２つの溝９１が形成されている。図６で示した溝９１との相違点は、２つの溝９１が旋回スクロール５０ａの中心に関して対称位置に形成されているのではなく、旋回スクロール５０ａの２つの収容溝５６を結ぶ直線に関して対称位置に形成されているのである。
【００５５】
このような形状とすれば、２つの延長溝部９１ｃを旋回スクロール５０ａのラップ部５２のＣＯ2 冷媒ガスの吸入口５２ａの近傍に配置することができ、ＣＯ2 冷媒ガスに含まれる冷凍機油１をより効率よく溝９１に給油することができる。なお、ＣＯ2 冷媒ガスの吸入口５２ａから遠い方（紙面上側）の延長溝部９１ｃをＣＯ2 冷媒ガスの吸入口５２ａから近い方（紙面下側）の延長溝部９１ｃよりも長く形成してもよい。
【００５６】
実施の形態１及び実施の形態２では、旋回スクロール５０及び旋回スクロール５０ａの摺動部５８に溝９０及び溝９１を形成した場合を例に説明したが、実施の形態１及び実施の形態２で説明した形状に限定するものではない。たとえば、溝９０のいくつか旋回スクロール５０の外周端面に開口させて、外周端面に開口させない溝９０と連通させるような形状としてもよい。溝９１を構成する連通溝部９１ｂを溝部９１ａの中央部に連通させるようにしてもよい。また、延長溝部９１ｃを１つではなく、延長溝部を２つ以上設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施の形態１に係るスクロール圧縮機の断面構成を示す縦断面図である。
【図２】スクロール圧縮機の要部を拡大した状態を示す拡大縦断面図である。
【図３】圧縮部を分解した状態を示す分解図である。
【図４】旋回スクロールのオルダムリングとの摺動部を説明するための説明図である。
【図５】旋回スクロールの断面構成を示す断面図である。
【図６】旋回スクロールの断面構成を示す断面図である。
【図７】旋回スクロールの別の断面構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  冷凍機油、１０  密閉容器、１１  油だめ、１２  吸入側配管、１３  吐出側配管、１５  吐出空間、２０  圧縮部、２１  圧縮室、３０  駆動部、３１  ロータ、３２  ステータ、４０  クランクシャフト、４１  偏心ピン部、４２  油流路、４４  分岐流路、４５  分岐流路、５０  旋回スクロール、５０ａ  旋回スクロール、５１  鏡板、５２  ラップ部、５２ａ  吸入口、５３  旋回スクロールボス部、５５  スラスト面、５６  収容溝、５７  旋回スクロール軸受部、５８  摺動部、６０  固定スクロール、６１  鏡板、６２  ラップ部、６３  吐出ポート、６５  吐出弁、６６  収容溝、７０  フレーム、７１  排油穴、７２  軸受部、７４  下端面、７５  スラスト軸受部材、８０  オルダムリング、８１  オルダムリング突起部、８２  オルダムリング突起部、８３  リング部、９０  溝、９１  溝、９１ａ  溝部、９１ｂ  連通溝部、９１ｃ  延長溝部、１００  スクロール圧縮機。
【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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【図７】
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