(57)【要約】【課題】スクロールユニットの摺動損失を低減して高効率化運転を可能とするスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】各鏡板(28,26)に渦巻状のラップ(32,30)が対をなしてそれぞれ立設される固定スクロール(24)及び可動スクロール(22)から構成されるスクロールユニット(14)と、可動スクロール(22)の鏡板(26)の背面(26b)側に形成され、スクロールユニットを潤滑する潤滑油が流入するとともに可動スクロールの鏡板外周面側の空間(50)に連通する背圧室(48)とを備え、可動スクロールの鏡板に固定スクロールに対し摺動する摺動面(52)に、可動スクロールの鏡板外周面側に開口する開口端(56)から鏡板中心部に向けて微小油溝(54)を延設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各鏡板に渦巻状のラップが対をなしてそれぞれ立設される固定スクロール及び可動スクロールから構成され、前記固定スクロールに対し前記可動スクロールが公転旋回運動することにより、前記可動スクロールの前記鏡板に前記固定スクロールに対し摺動する摺動面を形成するとともに、前記各ラップ間に作動流体の圧縮室を形成し、該圧縮室が鏡板中心部に向けてその容積を減少させながら移動するスクロールユニットと、
前記可動スクロールの前記鏡板の背面側に形成され、前記スクロールユニットを潤滑する潤滑油が流入するとともに前記可動スクロールの鏡板外周面側の空間と連通する背圧室とを備え、
前記摺動面に、前記鏡板外周面側の空間に開口する開口端から前記鏡板中心部に向けて微小油溝を延設することを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記微小油溝は前記圧縮室よりも外方に位置づけられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記微小油溝は前記開口端から前記可動スクロールの公転旋回軌跡に沿う方向に斜めに延設されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記微小油溝は前記鏡板中心部側から前記開口端にかけて拡幅されることを特徴とする請求項２または３に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール型流体機械、例えば密閉型スクロール圧縮機は、鏡板に渦巻状のラップが対をなしてそれぞれ立設される固定及び可動スクロールから構成されるスクロールユニットを備え、固定スクロールに対し可動スクロールが公転旋回運動することにより、可動スクロールの鏡板に固定スクロールが摺動する摺動面を形成するとともに、これら各ラップ間に作動流体の圧縮室を形成し、この圧縮室が鏡板中心部に向けてその容積を減少させながら移動する。
【０００３】
また、可動スクロールの鏡板の背面にはスクロールユニットを潤滑する潤滑油が流入するとともに可動スクロールの鏡板外周面側側に連通する背圧室が形成され、これより背圧室から鏡板外周面側を経た潤滑油を摺動面に導入し、可動スクロールの公転旋回運動を円滑に行うことができる。
そして、例えば特許文献１には、可動スクロールの摺動面におけるエッジ部に微小なテーパを設けることで、エッジ部にくさび効果による動圧を発生させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１９２１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、くさび効果による動圧によりエッジ部の油膜圧力を上昇させることはできるものの、摺動面の鏡板中心部に向けて潤滑油を積極的に導入し、摺動面全体の油膜圧力を上昇させることは困難であり、スクロールユニットの潤滑不足を招き、ひいてはスクロールユニットにおける摺動損失が増大するおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、スクロールユニットの摺動損失を低減して高効率化運転を可能とするスクロール型流体機械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】
【０００５】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール型流体機械は、各鏡板に渦巻状のラップが対をなしてそれぞれ立設される固定スクロール及び可動スクロールから構成され、固定スクロールに対し可動スクロールが公転旋回運動することにより、可動スクロールの鏡板に固定スクロールに対し摺動する摺動面を形成するとともに、各ラップ間に作動流体の圧縮室を形成し、該圧縮室が鏡板中心部に向けてその容積を減少させながら移動するスクロールユニットと、可動スクロールの鏡板の背面側に形成され、スクロールユニットを潤滑する潤滑油が流入するとともに可動スクロールの鏡板外周面側の空間と連通する背圧室とを備え、摺動面に、鏡板外周面側の空間に開口する開口端から鏡板中心部に向けて微小油溝を延設することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、微小油溝は圧縮室よりも外方に位置づけられることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項２において、微小油溝は開口端から可動スクロールの公転旋回軌跡に沿う方向に斜めに延設されることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項２または３において、微小油溝は鏡板中心部側から開口端にかけて拡幅されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、可動スクロールの鏡板に固定スクロールに対し摺動する摺動面に、可動スクロールの鏡板外周面側の空間に開口する開口端から鏡板中心部に向けて微小油溝を延設する。これにより、背圧室から鏡板外周面側の空間を経た潤滑油を摺動面の鏡板中心部に向けて積極的に導入し、滞留させることができる。従って、摺動面全体の油膜圧力を背圧室の圧力に抗して上昇させ、且つ摺動面全体に高圧となる油膜を継続的に形成することができるため、スクロールユニットの摺動損失を低減してスクロール型流体機械の高効率化を実現することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明によれば、微小油溝が圧縮室よりも外方に位置づけられることにより、微小油溝による圧縮室からの作動流体の漏洩を確実に防止することができるため、スクロール型流体機械の高効率化を確実に実現することができる。
更に、請求項３記載の発明によれば、微小油溝が開口端から可動スクロールの公転旋回軌跡に沿う方向に斜めに延設されることにより、可動スクロールの公転旋回運動による慣性力を利用して開口端から微小油溝に潤滑油を効率的に押入することができる。また、微小油溝の長さを更に長くすることができるため、より多くの潤滑油を微小油溝に滞留させることができ、摺動面全体の更なる油膜圧力上昇と継続的な油膜形成とを実現することができる。
【０００９】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、微小油溝を鏡板中心部側から開口端にかけて拡幅することにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、開口端から微小油溝に潤滑油を更に効率的に押入することができるため、摺動面全体のより一層の油膜圧力上昇と継続的な油膜形成とを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示しており、この圧縮機１は冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒と称する）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。
【００１１】
圧縮機１はシェル２を備え、シェル２の円筒胴部をなすセンターシェル４は、その上側及び下側がトップシェル６及びボトムシェル８によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル４に形成される冷媒の吸入室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、トップシェル６の適宜位置には、シェル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。
【００１２】
センターシェル４には、上から順にスクロールユニット１４、電動モータ１６、ポンプユニット１８が収容され、電動モータ１６内には回転軸２０が配置されており、回転軸２０は電動モータ１６への通電によって回転駆動される。
回転軸２０は、その上端側がスクロールユニット１４に、その下端側がポンプユニット１８に連結されており、回転軸２０が電動モータ１６によって回転駆動されることにより、スクロールユニット１４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。
【００１３】
詳しくは、スクロールユニット１４は非対称となる可動スクロール２２及び固定スクロール２４から構成され、可動スクロール２２は鏡板２６を備え、この鏡板２６の鏡板面２６ａには固定スクロール２４の鏡板２８に向けて延びる渦巻き状のラップ３０が立設され、一方、固定スクロール２４の鏡板２８の鏡板面２８ａにも鏡板２６に向けて延びる渦巻き状のラップ３２が立設されている。
【００１４】
そして、これらラップ３０，３２は所定のインボリュート曲線に基づいて形成され、これらを互いに対をなして配置し協働させることにより、鏡板２８において吸入管１０が接続された冷媒の吸入室３４から冷媒を吸入してラップ３０，３２の間に圧縮室３６を形成する。圧縮室３６は、固定スクロール２４に対する可動スクロール２２の公転旋回運動により、鏡板２８，４０の中心部に向けてその容積を減少させながら移動する。
【００１５】
可動スクロール２２に公転旋回運動を付与するため、鏡板２６の背面２６ｂ側にはボス３８が形成され、ボス３８は軸受を介して回転軸２０の上端側に一体形成される偏心軸４０に回転自在に支持されている。なお、可動スクロール２２の自転は図示しない自転阻止ピンにより阻止されている。
これに対し固定スクロール２４は、センターシェル４の内側に固定されるメインフレーム４２に支持、固定されており、固定スクロール２４の中央部分には圧縮室３６に連通可能な吐出孔４４が穿設されている。
【００１６】
一方、ポンプユニット１８は、ボトムシェル８の内側に貯油された潤滑油を吸引し、吸引された潤滑油は回転軸２０内に穿孔された油路４６を経て回転軸２０の上端から電動モータ１６やスクロールユニット１４等に供給され、各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールや潤滑に寄与する。
詳しくは、図２のスクロールユニット１４の要部拡大図に示されるように、油路４６を経た潤滑油は回転軸２０の上端から回転軸２０に沿って電動モータ１６側に流下される一方、可動スクロール２２の鏡板２６の背面２６ｂとメインフレーム４２との間に形成される背圧室４８に供給され、背圧室４８から鏡板２６の外周面２６ｃとメインフレーム４２との間の間隙（鏡板外周面側の空間）５０を経た潤滑油は可動スクロール２２の鏡板２６に固定スクロール２４に対し摺動する摺動面５２に供給される。
【００１７】
上述した圧縮機１によれば、回転軸２０の回転に伴って可動スクロール２２が自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管１０を介してスクロールユニット１４に吸入された冷媒は圧縮室３６を形成し、圧縮室３６内の冷媒はスクロールユニット１４の中心に向けて移動されながら圧縮された後に吐出孔４４よりシェル２内に吐出され、シェル２内を循環した後に吐出管１２を介して圧縮機１外へ送出される。
【００１８】
ところで、図２、及び図３の可動スクロール２２の斜視図に示されるように、摺動面５２には複数の微小油溝５４が設けられている。
微小油溝５４は、間隙５０に開口する開口端５６から外周面２６ｃに対して垂直に鏡板２６の中心部に向けて延設され、例えば溝幅及び溝深さが１ミリ以下程度の細い筋状に形成されている。個々の微小油溝５４は可動スクロール２２の公転旋回運動によっても固定スクロール２４のラップ３２がかからない程度にそれぞれ所定の長さを有するとともに、鏡板２６の全周にわたりそれぞれ所定の間隔を有して配列され、常に圧縮室３６よりも外方に位置づけられるようになっている。
【００１９】
以上のように、本実施形態では、可動スクロール２２の鏡板２６に固定スクロール２４に対し摺動する摺動面５２に、可動スクロール２２の間隙５０に開口する開口端５６から鏡板２６の中心部に向けて微小油溝５４を延設する。これにより、背圧室４８から間隙５０を経た潤滑油を摺動面５２の鏡板２６の中心部に向けて積極的に導入し、滞留させることができる。従って、摺動面５２全体の油膜圧力を背圧室４８の圧力に抗して上昇させ、且つ摺動面５２全体に高圧となる油膜を継続的に形成することができるため、スクロールユニット１４の摺動損失を低減して圧縮機１の運転を高効率化することができる。
【００２０】
また、微小油溝５４が圧縮室３６よりも外方に位置づけられることにより、微小油溝５４による圧縮室３６からの冷媒の漏洩を確実に防止することができるため、圧縮機１の運転を確実に高効率化することができる。
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。
【００２１】
例えば、上記実施形態では、微小油溝５４を開口端５６から外周面２６ｃに対して垂直に鏡板２６の中心部に向けて延設しているが、例えば図４の可動スクロール２２の斜視図に示されるように、開口端５６から可動スクロール２２の公転旋回軌跡に沿う方向に斜めに延設しても良く、この場合には、図４中の矢印方向に可動スクロール２２が公転旋回した場合の公転旋回運動による慣性力を利用して開口端５６から微小油溝５４に潤滑油を効率的に押入することができる。また、微小油溝５４の長さを更に長くすることができるため、より多くの潤滑油を微小油溝５４に滞留させることができ、摺動面５２全体の更なる油膜圧力上昇と継続的な油膜形成とを実現することができる。
【００２２】
また、図４に示すように微小油溝５４を直線状に形成することに限らず、可動スクロール２２の公転旋回軌跡に沿う方向に曲線状に形成することにより、可動スクロール２２の公転旋回運動による慣性力利用の効果が増大し、開口端５６から微小油溝５４に潤滑油を更に効率的に押入することができて好ましい。
更に、上記実施形態及び変形例では、微小油溝５４を鏡板２６の中心部側から開口端５６にかけて同一の溝幅にて形成しているが、図５の微小油溝５４の拡大斜視図に示されるように、個々の微小油溝５４を鏡板２６の中心部側から開口端５６にかけて拡幅しても良く、この場合には、可動スクロール２２の公転旋回運動に伴い、開口端５６から微小油溝５４に潤滑油を更に効率的に押入することができるため、摺動面５２全体のより一層の油膜圧力上昇と継続的な油膜形成とを実現することができる。
【００２３】
最後に、上記実施形態及び変形例では、冷凍空調機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二酸化炭素冷媒を使用した密閉型スクロール圧縮機について説明しているが、本発明はこれに限らず種々の作動流体を使用した、種々の分野における圧縮機または膨脹機等の流体機械に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１のスクロールユニットの要部拡大図である。
【図３】図１の可動スクロールを示した斜視図である。
【図４】本発明の変形例に係る可動スクロールを示した斜視図である。
【図５】本発明の変形例に係る微小油溝を拡大して示した斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  スクロール圧縮機（スクロール型流体機械）
１４  スクロールユニット
２２  可動スクロール
２４  固定スクロール
２６  可動スクロールの鏡板
２６ｂ  可動スクロールの鏡板の背面
２８  固定スクロールの鏡板
３０  可動スクロールのラップ
３２  固定スクロールのラップ
３６  圧縮室
４８  背圧室
５０  間隙（鏡板外周面側の空間）
５２  摺動面
５４  微小油溝
５６  開口端
【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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