(57)【要約】【課題】可動スクロールと固定スクロールの噛み合い面に確実に潤滑油を供給でき、渦巻きラップ間に形成される圧縮室を常に良好に液密に維持可能な流体機械を提供する。【解決手段】可動スクロールの渦巻きラップ(34a)に、該渦巻きラップの頂面(34c)半ばから側面に掛けて該側面に略垂直且つ該渦巻きラップの形成方向に所定の間隔を有して溝(35)を設ける。【選択図】図３
2008267150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内を延び、該容器に回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸の上端側に偏心して一体形成されたクランクピンと、
前記容器内に設けられ、該容器と一体に設けられた固定スクロール、及び、前記クランクピンが連結されて前記回転軸により駆動されることで該固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールを有し、該可動スクロールの公転旋回運動により該可動スクロールの鏡板面に立設された渦巻きラップの側面を前記固定スクロールの鏡板面に立設された渦巻きラップの側面に噛み合わせるとともに該可動スクロールの渦巻きラップの頂面を前記固定スクロールの鏡板面に噛み合わせ且つ該固定スクロールの渦巻きラップの頂面を前記可動スクロールの鏡板面に噛み合わせながらこれら渦巻きラップ間に形成される空間の容積を増減させて作動流体の圧縮または膨張の一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを備え、
前記可動スクロールと前記固定スクロール間に潤滑油を供給し、
前記可動スクロール及び前記固定スクロールのうち少なくとも前記可動スクロールの渦巻きラップには、該渦巻きラップの前記頂面半ばから前記側面に掛けて該側面に略垂直且つ該渦巻きラップの形成方向に所定の間隔を有して溝を設けてなることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記溝は、前記渦巻きラップの前記側面半ばに掛けて設けられてなることを特徴とする、請求項１記載の流体機械。
【請求項３】
前記溝は、前記固定スクロールの鏡板面まで延設されてなることを特徴とする、請求項１記載の流体機械。
【請求項４】
前記溝は、前記渦巻きラップの内周面側及び外周面側の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に好適な流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体機械、例えばスクロール型圧縮機には冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットが容器内に備えられている。詳しくは、このユニットは互いに噛み合う固定及び可動の各スクロールを備えており、可動スクロールの背面にはボスが形成され、このボスには回転軸と一体形成されたクランクピンが連結されている。可動スクロールは、ボスを介して回転軸により駆動されることにより、自転することなく主軸フレームに支持されながら固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動する。これにより、各スクロールの渦巻きラップ間に形成される空間の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。
【０００３】
ところで、当該流体機械では、各スクロールの渦巻きラップ同士を確実に噛み合わせ、渦巻きラップ間に形成される空間を密閉して冷媒の漏れを防止することが重要である一方、このように渦巻きラップ間に形成される空間を密閉状態とすると、可動スクロールと固定スクロールとの噛み合い部分の摩擦が大きくなり、焼き付き等を発生し兼ねず好ましいことではない。
【０００４】
そこで、通常、可動スクロールと固定スクロールとの噛み合い部分に潤滑油を供給し、潤滑油のシール性能によって密閉状態を確保しつつ、併せて上記焼き付き等の発生を防止するようにしている。
そして、特に可動スクロールの渦巻きラップの上面と固定スクロールとの間では潤滑油の供給が途絶え易いことから、当該部位への潤滑油の供給を促進する技術が種々提案されている。例えば、可動スクロールの渦巻きラップの上面に渦巻きラップの形成方向にスロープ面等を延設し、くさび効果により渦巻きラップの上面に潤滑油を導く構成が公知である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７１９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示の技術では、スロープ面等は渦巻きラップの形成方向に延びて設けられているため、スクロール型圧縮機の構造上、渦巻きラップ間の圧縮室の圧力がスロープ面に沿い圧縮室以外の低圧部に抜けて低下し易いという問題がある。
このように圧縮室の圧力が低下すると、結果的に潤滑油によるシール性能の低下につながり、圧縮機として十分な圧縮効率を得ることができず、好ましいことではない。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、可動スクロールと固定スクロールの噛み合い面に確実に潤滑油を供給でき、渦巻きラップ間に形成される圧縮室を常に良好に液密に維持可能な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】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１の流体機械は、容器内を延び、該容器に回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸の上端側に偏心して一体形成されたクランクピンと、前記容器内に設けられ、該容器と一体に設けられた固定スクロール、及び、前記クランクピンが連結されて前記回転軸により駆動されることで該固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールを有し、該可動スクロールの公転旋回運動により該可動スクロールの鏡板面に立設された渦巻きラップの側面を前記固定スクロールの鏡板面に立設された渦巻きラップの側面に噛み合わせるとともに該可動スクロールの渦巻きラップの頂面を前記固定スクロールの鏡板面に噛み合わせ且つ該固定スクロールの渦巻きラップの頂面を前記可動スクロールの鏡板面に噛み合わせながらこれら渦巻きラップ間に形成される空間の容積を増減させて作動流体の圧縮または膨張の一連のプロセスを実施するスクロールユニットとを備え、前記可動スクロールと前記固定スクロール間に潤滑油を供給し、前記可動スクロール及び前記固定スクロールのうち少なくとも前記可動スクロールの渦巻きラップには、該渦巻きラップの前記頂面半ばから前記側面に掛けて該側面に略垂直且つ該渦巻きラップの形成方向に所定の間隔を有して溝を設けてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の流体機械では、請求項１において、前記溝は、前記渦巻きラップの前記側面半ばに掛けて設けられてなることを特徴とする。
請求項３の流体機械では、請求項１において、前記溝は、前記固定スクロールの鏡板面まで延設されてなることを特徴とする。
請求項４の流体機械では、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記溝は、前記渦巻きラップの内周面側及び外周面側の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の流体機械によれば、可動スクロール及び固定スクロールのうち少なくとも可動スクロールの渦巻きラップには、該渦巻きラップの頂面半ばから側面に掛けて該側面に略垂直且つ該渦巻きラップの形成方向に所定の間隔を有して溝を設けてなるので、作動油が当該溝に貯留され、当該貯留された潤滑油が渦巻きラップの頂面と鏡板面間にこれらの摺動により引き出されて供給され、渦巻きラップの頂面と鏡板面間の微少隙間を潤滑油によって良好にシールすることができる。
【００１０】
これにより、噛み合い面である可動スクロールと固定スクロール間の全ての微少隙間を潤滑油によって良好にシールすることが可能となり、渦巻きラップ間に形成される圧縮室を常に良好に液密に維持でき、圧縮効率を高めて圧縮機の性能の向上を図ることができる。
請求項２の流体機械によれば、溝は渦巻きラップの側面半ばに掛けて設けられてなるので、簡易な加工で渦巻きラップの頂面と鏡板面間の微少隙間を良好にシールするようにできる。
【００１１】
請求項３の流体機械によれば、溝は固定スクロールの鏡板面まで延設されてなるので、潤滑油を比較的潤滑油が多く存在し易い鏡板面付近から吸い上げるようにして溝内に十分に貯留しつつ渦巻きラップの頂面と鏡板面間の微少隙間を良好にシールするようにできる。
また、請求項４の流体機械によれば、溝は、渦巻きラップの内周面側及び外周面側の少なくともいずれか一方に設けられているので、溝を渦巻きラップの内周面側及び外周面側の両方に設けることで渦巻きラップの頂面と鏡板面間の微少隙間を不足なく良好にシールするようにでき、溝を渦巻きラップの内周面側及び外周面側の一方に設けることで渦巻きラップの強度を確保しつつ渦巻きラップの頂面と鏡板面間の微少隙間を良好にシールするようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る密閉型圧縮機（流体機械）の縦断面図を示す。
密閉型圧縮機（以下、圧縮機）１は冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる縦置きタイプのスクロール型圧縮機であって、当該回路は、作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１３】
同図に示すように、この圧縮機１はハウジング（容器）２を備え、ハウジング２の胴部４は、その上側及び下側が上蓋６及び下蓋８によってそれぞれ気密に嵌合されており、胴部４の内部が密閉され、高圧の吐出圧が作用している。また、胴部４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、上蓋６の適宜位置には、ハウジング２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１４】
胴部４内には電動モータ１４が収容され、このモータ１４内には回転軸１６が配置されており、回転軸１６はモータ１４への通電によって駆動される。また、回転軸１６の上端側は軸受１７を介して主軸フレーム１８に回転自在に支持されている。
一方、回転軸１６の下端側は軸受２０を介して副軸フレーム２２に回転自在に支持されている。また、回転軸１６の下端側にはオイルポンプ２４が装着されており、ポンプ２４は下蓋８の内側、すなわちハウジング２の底部に形成された貯油室２６内の潤滑油Ｌを吸引する。この潤滑油Ｌは、回転軸１６の内部に軸線方向に沿って穿設される給油路（油路）２８を経て各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールとして機能する。
【００１５】
なお、貯油室２６の潤滑油Ｌの油面には冷媒の吐出圧が作用しており、この冷媒の吐出圧が潤滑油Ｌの油面に作用することも給油路２８における潤滑油Ｌの上昇に寄与する。これより、給油路２８の出口においては冷媒の吐出圧に略等しい高圧環境となる。
また、副軸フレーム２２の適宜位置には潤滑油Ｌの導入口３２が形成されており、圧縮機１内の各摺動部分に供給された潤滑油Ｌは、導入口３２を介して貯油室２６に貯留される。
【００１６】
スクロールユニット３０は、胴部４内においてモータ１４の上方に配置され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。
詳しくは、図２にスクロールユニット３０を拡大して示すように、当該スクロールユニット３０は、可動スクロール３４及び固定スクロール３６から構成され、各スクロール３４，３６には、それぞれ対峙する鏡板面３４ｄ、３６ｄに渦巻きラップ３４ａ、３６ａが各々一体立設されており、これら渦巻きラップ３４ａ、３６ａ間に圧縮室を形成している。これより、固定スクロール３６に対して可動スクロール３４が旋回運動すると、渦巻きラップ３４ａ、３６ａが互いに噛み合い、協働して可動スクロール３４の外周側に形成された吸入室３７から吸入管１０を介して冷媒が当該圧縮室に吸入され、圧縮室が渦巻きラップ３４ａ、３６ａの中心に向けて移動しながらその容積が減少され、冷媒の圧縮が行われる。
【００１７】
詳しくは、可動スクロール３４が旋回運動すると、渦巻きラップ３４ａ、３６ａの側面が微少隙間を有して噛み合うとともに渦巻きラップ３４ａの頂面３４ｃと固定スクロール３６の鏡板面３６ｄ及び渦巻きラップ３６ａの頂面３６ｃと可動スクロール３４の鏡板面３４ｄが微少隙間を有して噛み合いながら圧縮室の容積が増減され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスが実施される。
【００１８】
上述した可動スクロール３４に旋回運動を付与するため、可動スクロール３４の背面３４ｂにはボス３８が凸設して形成され、このボス３８は軸受け４４を介してクランクピン４２に連結されている。このクランクピン４２は、回転軸１６の上端側に一体形成され、回転軸１６の回転に伴い主軸フレーム１８上にて可動スクロール３４を公転旋回運動させる。
【００１９】
一方、可動スクロール３４の自転は自転阻止ピン（ピン）６２により阻止されている。当該ピン６２は可動スクロール３４の背面３４ｂに突設され、ピン６２は主軸フレーム１８に形成される有底状のホール（円筒穴）６４に遊嵌されている。即ち、可動スクロール３４の背面３４ｂと主軸フレーム１８との間の空隙４５には、いわゆるピン−ホール式の回転阻止機構６０が形成されている。詳しくは、回転阻止機構６０は、例えば４組のピン６２及びホール６４を有して構成されている。
【００２０】
固定スクロール３６は主軸フレーム１８に固定され、上蓋６に形成される吐出室５４側と圧縮室側とを仕切っている。詳しくは、主軸フレーム１８には回転軸１６と同心円状に円筒状の外周壁１９が固定スクロール３６に向けて延びており、固定スクロール３６は当該外周壁１９の上縁に接合されている。
このように固定スクロール３６が当該外周壁１９の上縁に接合されていることにより、可動スクロール３４が当該外周壁１９に囲まれ、固定スクロール３６と主軸フレーム１８との間には、可動スクロール３４の摺動する旋回摺動領域が形成されている。そして、当該旋回摺動領域のうち主軸フレーム１８の上面、固定スクロール３６の鏡板面、可動スクロール３４及び外周壁１９との間には空隙４６が形成されている。空隙４６は、上記吸入室３７と連通するとともに上記空隙４５と連通しており、図３に示すように、可動スクロール３４が矢印方向に公転旋回運動すると、当該公転旋回運動に連れて移動する。
【００２１】
図１、２に示すように、上記空隙４５は給油路２８の出口に連通するとともに空隙４６を介して吸入室３７と連通しており、高圧の潤滑油Ｌは空隙４５、空隙４６を介して低圧の吸入室３７に供給される（図２に矢印で示す）。これにより、噛み合い面である渦巻きラップ３４ａ、３６ａの側面間や渦巻きラップ３４ａの頂面３４ｃと固定スクロール３６の鏡板面３６ｄ間及び渦巻きラップ３６ａの頂面３６ｃと可動スクロール３４の鏡板面３４ｄ間の微少隙間が潤滑油Ｌによりシールされる。
【００２２】
図３に図２のＡ−Ａ線に沿う横断面を示すように、可動スクロール３４の渦巻きラップ３４ａには、渦巻きラップ３４ａの形成方向の全域に亘り、複数の溝３５が設けられている。
詳しくは、図４に渦巻きラップ３４ａの拡大斜視図を示すように、溝３５は、頂面３４ｃ半ばから側面半ばに掛けて斜めに、渦巻きラップ３４ａの内周面側と外周面側とにこれら内周面、外周面と垂直をなし且つ渦巻きラップ３４ａの形成方向に所定の間隔を有して交互に設けられており、その溝幅は微少寸法（例えば、数μｍ）に設定されている。
【００２３】
図５に図４のＢ−Ｂ線に沿う縦断面を示すように、渦巻きラップ３４ａの頂面３４ｃでは、溝３５の長さは頂面幅寸法Ｄよりも短い所定寸法ｄ1に設定されている。なお、所定寸法ｄ1は渦巻きラップ３４ａの強度等を考慮して適宜設定すればよい（例えば、ｄ1／Ｄ≦１／２）。
そして、固定スクロール３６の中央部分の適宜位置には、圧縮室側に連通する吐出孔５６が貫通して穿設されており、この吐出孔５６は固定スクロール３６の背面３６ｂ側に配置された吐出弁５８により開閉される。また、吐出弁５８は吐出ヘッド５０で覆われており、この吐出ヘッド５０により、吐出弁５８の開弁時における音が抑制される。
【００２４】
以下、このように構成された本発明に係る密閉型圧縮機（流体機械）の作用について説明する。
上述した圧縮機１によれば、電動モータ１４により回転軸１６が回転すると、可動スクロール３４が公転旋回運動を開始する。この可動スクロール３４の公転旋回運動は、吸入管１０から冷媒をスクロールユニット３０の内部に向けて吸入し、圧縮室の容積を縮小させながら当該冷媒を圧縮する。そして、このように圧縮された高圧の冷媒は、ハウジング２内を循環した後、吐出室５４から吐出管１２を通じて圧縮機外へ送出される。
【００２５】
このように可動スクロール３４の公転旋回運動が開始されると、給油路２８から吐出される高圧の潤滑油Ｌは空隙４５、空隙４６を介して低圧の吸入室３７に供給され、これにより渦巻きラップ３４ａ、３６ａ間や頂面３４ｃと鏡板面３６ｄ間及び頂面３６ｃと鏡板面３４ｄ間の微少隙間が潤滑油Ｌによりシールされる。そして、本発明に係る密閉型圧縮機では、渦巻きラップ３４ａに溝３５が設けられていることから、図５に矢印で示すように当該溝３５内に潤滑油Ｌが貯留される。
【００２６】
このように潤滑油Ｌが溝３５内に貯留されると、可動スクロール３４は公転旋回運動すると渦巻きラップ３４ａが渦巻きラップ３６ａへの接近と離反とを繰り返し、渦巻きラップ３４ａの側面に垂直方向、即ち溝３５に沿う方向に摺動するため、当該溝３５に貯留された潤滑油Ｌが、少しずつ引き出され、渦巻きラップ３４ａの頂面３４ｃと固定スクロール３６の鏡板面３６ｄ間に供給される。これにより、溝３５を頂面３４ｃ半ばから側面半ばに掛けて斜めに設けるという簡易な加工で、頂面３４ｃと鏡板面３６ｄ間の微少隙間が潤滑油Ｌによって不足なく良好にシールされる。
【００２７】
なお、渦巻きラップ３６ａの頂面３６ｃと可動スクロール３４の鏡板面３４ｄ間の微少隙間については重力方向でみて下方に位置していることから潤滑油Ｌは良好に供給されており、やはり頂面３６ｃと鏡板面３４ｄ間の微少隙間についても潤滑油Ｌによって良好にシールされる。
従って、噛み合い面である可動スクロール３４と固定スクロール３６間の全ての微少隙間を潤滑油Ｌにより良好にシール可能となり、渦巻きラップ３４ａ、３６ａ間に形成される圧縮室を常に良好に液密に維持することができる。故に、圧縮機１の圧縮効率を高めることができ、圧縮機１の性能の向上を図ることができる。
【００２８】
図６は他の実施形態に係る渦巻きラップ３４ａの拡大斜視図を示し、図７は図６のＢ’−Ｂ’線に沿う縦断面を示しており、以下当該他の実施形態について説明する。
当該他の実施形態においては、溝３５’は、頂面３４ｃ半ばから側面に掛けて可動スクロール３４の鏡板面３４ｄまで延びるように設けられている。そして、溝３５’は、上記溝３５と同様、渦巻きラップ３４ａの内周面側と外周面側とにこれら内周面、外周面と垂直をなし且つ渦巻きラップ３４ａの形成方向に所定の間隔を有して交互に設けられており、その溝幅は微少寸法（例えば、数μｍ）に設定されている。
【００２９】
詳しくは、図７に示すように、溝３５’の長さ（深さ）は頂面幅寸法Ｄよりも短い所定寸法ｄ2に設定されている。なお、所定寸法ｄ2についても渦巻きラップ３４ａの強度等を考慮して適宜設定すればよい（例えば、ｄ2／Ｄ≦１／２）。
このように溝３５’を設けるようにすれば、図７に矢印で示すように潤滑油Ｌを比較的潤滑油Ｌが多く存在し易い鏡板面３４ｄ付近から吸い上げるようにして溝３５’内に十分に貯留しつつ、渦巻きラップ３４ａの頂面３４ｃと固定スクロール３６の鏡板面３６ｄ間の微少隙間を良好にシールするようにできる。
【００３０】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、渦巻きラップ３４ａにのみ溝３５、３５’を設けるようにしたが、溝を渦巻きラップ３６ａにも同様に設けるようにすれば、渦巻きラップ３６ａの頂面３６ｃと可動スクロール３４の鏡板面３４ｄ間の微少隙間についてさらに良好にシールするようにできる。
【００３１】
また、上記実施形態では、溝３５、３５’を渦巻きラップ３４ａの内周面側と外周面側とに設けるようにしているが、渦巻きラップ３４ａの内周面側及び外周面側のいずれか一方にのみ設けるようにしてもよく、このようにすると、渦巻きラップ３４ａの強度を確保しつつ、渦巻きラップ３４ａの頂面３４ｃと固定スクロール３６の鏡板面３６ｄ間の微少隙間を良好にシールするようにできる。
【００３２】
さらに、上記実施形態では、溝３５、３５’を渦巻きラップ３４ａの内周面側と外周面側とに所定の間隔で交互に設けるようにしているが、渦巻きラップ３４ａの強度を確保できればこれらを内周面側と外周面側とに所定の間隔で同位置に設けてもよい。
また、上記実施形態では、流体機械として密閉型圧縮機を適用した場合を例に説明したが、これに限られず、流体機械が膨張機その他である場合であっても本発明を好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のスクロールユニット部分を拡大して示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図４】可動スクロールの渦巻きラップの拡大斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う縦断面である。
【図６】他の実施形態に係る可動スクロールの渦巻きラップの拡大斜視図である。
【図７】図６のＢ’−Ｂ’線に沿う縦断面である。
【符号の説明】
【００３４】
１    密閉型圧縮機（流体機械）
２    ハウジング（容器）
３０  スクロールユニット
３４  可動スクロール
３４ａ  渦巻きラップ
３４ｃ  頂面
３５ｄ  鏡板面
３５、３５’  溝
３６  固定スクロール
３６ａ  渦巻きラップ
３６ｃ  頂面
３６ｄ  鏡板面
Ｌ  潤滑油
【図１】
2008267150.tif 000003
【図２】
2008267150.tif 000004
【図３】
2008267150.tif 000005
【図４】
2008267150.tif 000006
【図５】
2008267150.tif 000007
【図６】
2008267150.tif 000008
【図７】
2008267150.tif 000009