JP2017002743A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回スクロールの背面と対向する位置に配置されたスラストプレートとの二面間の潤滑を良好とすることができるスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】固定スクロールおよび旋回スクロール２それぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室３を形成し、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室の容積を減少させながら中心側へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで旋回スクロール２の背面に転覆荷重Ｆが作用し始める位置に、その時の旋回スクロール２の動作方向と一致している向きの潤滑油の流路溝２ｅを設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関し、特に旋回スクロールの背面と、この旋回スクロールの背面と対向する位置に配置されたスラストプレートとの二面間の潤滑構造に関する。

スクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせることにより、固定スクロールと旋回スクロールとの相互間に冷媒を圧縮する圧縮室が形成されている。また、冷媒の吸入室は圧縮室の一番外周部に存在し、冷媒の吐出ポートは圧縮室の一番内周部（中心部）に存在している。そして、旋回スクロールを公転運動（旋回運動、偏芯回転動作）させることで、圧縮室を外周部から中心部に向かって移動させながら徐々に圧縮室の容積を減少させ、冷媒吸入口から吸入室に吸入された冷媒を所定の比率で圧縮する圧縮動作を行い、吐出ポートから圧縮機密閉容器内の吐出室へと圧縮した冷媒を吐出する。

図７はスクロール圧縮機５０の概略構成を例示する断面側面図である。図７に基づいてスクロール圧縮機５０の構成および動作について説明する。

ここで例示するスクロール圧縮機５０は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。このスクロール圧縮機５０は、密閉容器６（密閉容器６ａ、６ｂで構成されている）内に固定スクロール１と固定スクロール１に対して公転運動を行う旋回スクロール５２を組み合わせた圧縮機構部を備えている。また、スクロール圧縮機５０は、旋回スクロール５２を軸支する主軸１５を駆動する駆動部１４（例えば、電動機やクラッチなどの回転駆動手段）を備えている。

固定スクロール１は、台板１ｂと、台板１ｂの一方の面に立設された渦巻状突起である板状渦巻歯１ａとで構成され、密閉容器６（密閉容器６ａ）にボルトなどで固定されている。また、旋回スクロール５２は、台板５２ｂと、台板５２ｂの一方の面に立設され、板状渦巻歯１ａと実質的に同一形状の渦巻状突起である板状渦巻歯５２ａとで構成されている。この固定スクロール１の板状渦巻歯１ａと旋回スクロール５２の板状渦巻歯５２ａとを互いに噛み合わせることで、相対的に容積が変化する圧縮室３が形成される。

そして、固定スクロール１の板状渦巻歯１ａと旋回スクロール５２の板状渦巻歯５２ａとを互いに噛み合わせることで形成されている圧縮室３の外周部となる密閉容器６（密閉容器６ｂ）には、冷媒を圧縮室３に導入するための冷媒吸入口１１と、潤滑油を圧縮機内に導入するための潤滑油吸入口１３とが設けられている。また、固定スクロール１の台板１ｂの中央部には、圧縮されて高圧となった冷媒を吐出する吐出ポート４が形成されている。そして、圧縮されて高圧となった冷媒は、固定スクロール１の台板１ｂに設けられている吐出弁装置５を介して密閉容器６内の吐出室７に吐出されるようになっている。この吐出室７に吐出された冷媒は、冷媒吐出口１２から冷凍サイクルに吐出されることになる。

旋回スクロール５２は、自転運動を阻止するための自転運動阻止機構９により、固定スクロール１に対して自転運動をすることなく公転運動を行い、旋回スクロール５２（台板５２ｂの板状渦巻歯５２ａの形成面とは反対側の背面５２ｃ）に作用する転覆荷重（スラスト軸受押し付け荷重、旋回スクロール５２の回転に伴い位置が変化する）Ｆをスラストプレート８で受け止めるようにしている。また、背面５２ｃの略中心部には、中空円筒形状のボス部５２ｄが形成されている。

さらに、主軸１５の一端部に設けられた偏心軸部１５ａにはバランスウェイト１６が取り付けられている。この偏心軸部１５ａに取り付けられたバランスウェイト１６外周部と中空円筒形状のボス部５２ｄ内周部との間には駆動軸受１７が設けられている。そして、バランスウエイト１６により、旋回スクロール５２が主軸１５の偏心軸部１５ａを介して旋回運動（揺動運動）を行うことにより生じるアンバランスが相殺されることで、静バランスおよび動バランスが保たれるようになっている。

主軸１５は、駆動部１４の回転に伴って回転し、旋回スクロール５２を公転運動させるようになっている。この主軸１５の一方（偏心軸部１５ａの近傍）は、密閉容器６（密閉容器６ｂ）に設けられた主軸受１８によって回転自在に軸支され、主軸１５の他方は、密閉容器６（密閉容器６ｂ）に設けられた副軸受１９によって回転自在に軸支されている。

吐出弁装置５は、吐出ポート４の開口（冷媒の出口）を開閉する薄板状の吐出弁５ａと、吐出弁５ａの開度（浮上量）を規制するとともに吐出弁５ａの過剰な変形を抑制する弁押さえ５ｂと、弁押さえ５ｂを吐出弁５ａを介して固定スクロール１の台板１ｂに固定する固定ボルト５ｃとで構成されている。弁押さえ５ｂは、平坦部に続く湾曲部を先端部に有する形状となっており、この湾曲部の高さで吐出弁５ａの浮上量すなわち開度が規制されている。吐出弁５ａは、冷媒の流れが吐出ポート４から密閉容器６内の吐出室７へと一方向の流れとなるように許容するものである。

ここで、スクロール圧縮機５０の動作について説明する。駆動部１４の回転に伴って主軸１５が回転駆動されると、自転運動阻止機構９により自転を抑制された旋回スクロール５２は、公転運動（旋回運動、偏芯回転動作）を行う。旋回スクロール５２が公転運動を行うと、冷媒は冷媒吸入口１１から圧縮室３内へと流れ、吸入過程が開始される。さらに、旋回スクロール５２の板状渦巻歯５２ａと固定スクロール１の板状渦巻歯１ａとは互いに噛み合ってその相互間に圧縮室３を形成しているので、圧縮室３内に流入した冷媒は、旋回スクロール５２の公転運動に伴い圧縮室３の容積が縮小されていくため、所定の比率で圧縮されることになる。

圧縮室３で圧縮された冷媒は、固定スクロール１の台板１ｂ中央部に設けられた吐出ポート４へと導かれる。この吐出ポート４の開口端（図７の固定スクロール１の台板１ｂ右端）には、吐出ポート４から密閉容器６内の吐出室７へと冷媒が一方向に流れることを許容する吐出弁装置５が設けられているので、吐出ポート４内の冷媒圧力が吐出室７内の冷媒圧力よりも高くなると、吐出弁装置５が開き、吐出ポート４内の高圧冷媒を吐出室７へと吐出する。そして、吐出室７へと吐出された冷媒は、冷媒吐出口１２から冷凍サイクルへと吐出される。このようにして、スクロール圧縮機５０は、冷媒の吸入→圧縮→吐出を連続的に繰り返す。

そして、駆動部１４の回転に伴って主軸１５が回転駆動され、自転運動阻止機構９により自転を抑制された旋回スクロール５２が公転運動を行うと、冷媒は冷媒吸入口１１から圧縮室３内へと流れ、冷媒の吸入過程が開始される。さらに、旋回スクロール５２の板状渦巻歯５２ａと固定スクロール１の板状渦巻歯１ａとが互いに噛み合って相互間に形成している圧縮室３内に流入した冷媒は、旋回スクロール５２の公転運動に伴って圧縮室３の容積が縮小されて所定の比率で圧縮されると旋回スクロール５２に転覆荷重（スラスト軸受押し付け荷重、旋回スクロール５２の回転に伴い位置が変化する）Ｆが発生するが、この旋回スクロール５２に発生する転覆荷重Ｆは背面５２ｃを介してスラストプレート８で受け止められる。

この旋回スクロール５２に発生する転覆荷重Ｆをスラストプレート８で受け止めるスラスト軸受面は、旋回スクロール５２の背面５２ｃと、背面５２ｃに対向する位置に配置されたスラストプレート８と、この二面間に充填された潤滑油で構成される。

このように、旋回スクロール５２が固定スクロール１およびスラストプレート８に対して公転運動を行うと、旋回スクロール５２の背面５２ｃとスラストプレート８との摺接面間（旋回スクロール５２の背面５２ｃと、この旋回スクロール５２の背面５２ｃと対向する位置に配置されたスラストプレート８との二面間）に転覆荷重Ｆが作用して摺接面が接触することで摩耗が発生し、最悪の場合には焼き付きに至ることとなるが、冷媒吸入口１１から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油や潤滑油吸入口１３から導入された潤滑油により摺接面間が潤滑されることで、摺接面における摩耗や焼き付きを防止するようにしている。

しかしながら、転覆荷重Ｆは、スラスト軸受面間である旋回スクロール５２の背面５２ｃとスラストプレート８との摺接面間の潤滑油によって発生する圧力によって支えられており、十分な潤滑油の圧力（動圧）を発生することができないと、旋回スクロール５２の背面５２ｃとスラストプレート８の表面が接触し、摩耗が発生し、最悪の場合では焼き付きに至ることとなる。

そこで、例えば、特許文献１では、固定スクロールの端板、旋回スクロールの端板、スラスト軸受、自転阻止機構等の少なくとも一つの、相手部材との接触摺動面に、潤滑油を貯留することのできる微細な油溜り（凹部）を多数設け、長期間停止後の運転再開時における摺動部の焼付きを防止するようにしている。

また、例えば、特許文献２では、可動スクロール部材のスクロール基板の背面に複数本の給油溝をスクロール基板の半径中心側から外周側に向けて形成している。給油溝はスクロール基板の半径中心側から外周側に向かうにつれて周方向に傾いてゆく曲線形状とし、その内端部は筒部の外周の近くに位置設定し、外端部はスクロール基板の外周縁に達するようにしている。そして、冷媒吸入口から導入された冷媒ガスの一部はフロントハウジングと可動スクロール部材との間の吸入通路を通ってスクロール基板の背面を掃過し、スクロール基板の背面は常に冷媒ガス雰囲気中にあり、冷媒ガス中のミスト状潤滑油が給油溝に入り込む。そして、吸入通路を通る冷媒ガス中のミスト状潤滑油が給油溝の内端部から給油溝内に流入し、給油溝内の潤滑油が外端部から流出するようにしている。

さらに、例えば、特許文献３では、旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間に給油ポンプを設け、旋回スクロール側には、給油ポンプから吐出される圧油を給油部位に向けて吐出する吐出通路を設け、旋回スクロールとスラスト受けのうちいずれか一方の部材には、吐出通路内を予め決められた設定圧以下の圧力に保つリリーフ弁を設ける構成としている。これにより、旋回スクロールをスラスト受けに常に安定して摺接させ、旋回スクロールが固定スクロールとスラスト受けとの間でスラスト方向に振動するのを防止して低騒音化を図ると共に、これら固定スクロール、旋回スクロールおよびスラスト受けなどに、かじり、摩耗などが生じることを防止するようにしている。

特開平８−３５４９５号公報 特開平７−１８９９４６号公報 特開２００２−１３４９０号公報

しかしながら、上記のように、スラスト軸受面間である旋回スクロール５２の背面５２ｃとスラストプレート８との摺接面間（旋回スクロール５２の背面５２ｃと、この旋回スクロール５２の背面５２ｃと対向する位置に配置されたスラストプレート８との二面間）に対する潤滑油の圧力（動圧）を増大させる手段として、回転方向に無関係なディンプル（凹部）や溝による油溜め構造による効果は弱いものであった。また、旋回スクロールの背面側とスラスト受けとの間に給油ポンプを設けると製造コストが高くなるなどの問題があった。

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あり、旋回スクロールの背面と、この旋回スクロールの背面と対向する位置に配置されたスラストプレートとの二面間の潤滑を良好と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。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの背面に、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで前記旋回スクロールに転覆荷重が作用し始める位置に、その時の前記旋回スクロールの動作方向と一致している向きの潤滑油の流路溝を転覆荷重の位置変化に応じて全面に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの背面に、開口部は潤滑油の流れと順方向とし、その終端部は、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで前記旋回スクロールに転覆荷重が作用し始める位置においてはその時の前記旋回スクロールの動作方向と一致している向きとする潤滑油の流路溝を転覆荷重の位置変化に応じて全面に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係るスクロール圧縮機は、上述した請求項１または請求項２において、前記旋回スクロールの背面にはスラストプレートが設けられ、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するときに前記旋回スクロールに作用する転覆荷重は、前記旋回スクロールの背面とスラストプレートとの摺接面間において前記流路溝の溝壁面に潤滑油が衝突することで発生する潤滑油の動圧による潤滑油膜に支えられて前記スラストプレートで受け止めることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係るスクロール圧縮機は、上述した請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、前記旋回スクロールの背面に設けた潤滑油の流路溝を流れる潤滑油は、冷媒吸入口から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油であることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係るスクロール圧縮機は、上述した請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、前記旋回スクロールの背面に設けた潤滑油の流路溝を流れる潤滑油は、潤滑油吸入口から導入された潤滑油であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの背面に、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで前記旋回スクロールに転覆荷重が作用し始める位置に、その時の前記旋回スクロールの動作方向と一致している向きの潤滑油の流路溝を転覆荷重の位置変化に応じて全面に設けたことにより、転覆荷重（スラスト軸受押し付け荷重、旋回スクロールの回転に伴い位置が変化する）を潤滑油の流路溝のポンピング作用による動圧（圧力）で支えることで、スラスト軸受部品（旋回スクロールとスラストプレート）同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。また、静圧効果と比較すると、金型などで潤滑油の流路溝を形成することで部品を増加させずに、製品コストを抑えながら装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。

また、請求項２の発明によれば、固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの背面に、開口部は潤滑油の流れと順方向とし、その終端部は、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで前記旋回スクロールに転覆荷重が作用し始める位置においてはその時の前記旋回スクロールの動作方向と一致している向きとする潤滑油の流路溝を転覆荷重の位置変化に応じて全面に設けたことにより、転覆荷重を潤滑油の流路溝のポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。また、静圧効果と比較すると、金型などで潤滑油の流路溝を形成することで部品を増加させずに、製品コストを抑えながら装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。

また、請求項３の発明によれば、前記旋回スクロールの背面にはスラストプレートが設けられ、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するときに前記旋回スクロールに作用する転覆荷重は、前記旋回スクロールの背面とスラストプレートとの摺接面間において前記流路溝の溝壁面に潤滑油が衝突することで発生する潤滑油の動圧による潤滑油膜に支えられて前記スラストプレートで受け止めることにより、転覆荷重を潤滑油の流路溝のポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。また、潤滑油の流路溝を金型などで形成することで部品を増加させずに、製品コストを抑えながら装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。

また、請求項４の発明によれば、前記旋回スクロールの背面に設けた潤滑油の流路溝を流れる潤滑油は、冷媒吸入口から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油であることにより、転覆荷重を冷媒吸入口から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油の流路溝のポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。

また、請求項５の発明によれば、前記旋回スクロールの背面に設けた潤滑油の流路溝を流れる潤滑油は、潤滑油吸入口から導入された潤滑油であることにより、転覆荷重を潤滑油吸入口から導入された潤滑油の流路溝のポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態１であるスクロール圧縮機の概略構成を示す断面側面図である。 図１に示したスクロール圧縮機の旋回スクロールのスラスト軸受面を示す図である。 図２に示した旋回スクロールのスラスト軸受面を２０度回転させた図である。 図３に示した旋回スクロールのスラスト軸受面を６０度回転させた図である。 スクロール圧縮機の旋回スクロールのスラスト軸受面を示す図であり、潤滑油の流れと順方向に開口溝を設けたものである。 本発明の実施の形態２であるスクロール圧縮機の旋回スクロールのスラスト軸受面を示す図である。 従来のスクロール圧縮機の概略構成を示す断面側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るスクロール圧縮機の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、ここで説明するスクロール圧縮機は横置き型の例を示すが、縦置き型のものにも本発明を適用できるものである。また、図１を含め、以下の図面は模式的に表したものであり、各構成部材の大きさなどの関係についても実際のものとは異なる場合があり、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。さらに、従来と同一構成に関しては同一符号を用いる。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１であるスクロール圧縮機２０の概略構成を示す断面側面図である。図１に基づいて、スクロール圧縮機２０の構成および動作について説明する。

ここで例示するスクロール圧縮機２０は、例えば、空気調和装置や給湯装置、冷蔵装置、冷凍装置などの各種機器に用いられる冷凍サイクルを構成する要素の一つとなるものである。

スクロール圧縮機２０は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。このスクロール圧縮機２０は、密閉容器６（密閉容器６ａ、６ｂで構成されている）内に固定スクロール１と固定スクロール１に対して公転運動（旋回運動、偏芯回転動作）を行う旋回スクロール２を組み合わせた圧縮機構部を備えている。また、スクロール圧縮機２０は、旋回スクロール２を軸支する主軸１５を駆動する駆動部１４（例えば、電動機やクラッチなどの回転駆動手段）を備えている。

固定スクロール１は、台板１ｂと、台板１ｂの一方の面に立設された渦巻状突起である板状渦巻歯１ａとで構成され、密閉容器６（密閉容器６ａ）にボルトなどで固定されている。また、旋回スクロール２は、台板２ｂと、台板２ｂの一方の面に立設され、板状渦巻歯１ａと実質的に同一形状の渦巻状突起である板状渦巻歯２ａとで構成されている。この固定スクロール１の板状渦巻歯１ａと旋回スクロール２の板状渦巻歯２ａとを互いに噛み合わせることで、相対的に容積が変化する圧縮室３が形成される。

そして、固定スクロール１の板状渦巻歯１ａと旋回スクロール２の板状渦巻歯２ａとを互いに噛み合わせることで形成されている圧縮室３の外周部となる密閉容器６（密閉容器６ｂ）には、冷媒を圧縮室３に導入するための冷媒吸入口１１と、潤滑油を圧縮機内に導入するための潤滑油吸入口１３とが設けられている。また、固定スクロール１の台板１ｂの中央部には、圧縮されて高圧となった冷媒を吐出する吐出ポート４が形成されている。そして、圧縮されて高圧となった冷媒は、固定スクロール１の台板１ｂに設けられている吐出弁装置５を介して密閉容器６内の吐出室７に吐出されるようになっている。この吐出室７に吐出された冷媒は、冷媒吐出口１２から冷凍サイクルに吐出されることになる。

旋回スクロール２は、自転運動を阻止するための自転運動阻止機構９により、固定スクロール１に対して自転運動をすることなく公転運動を行い、旋回スクロール２（台板２ｂの板状渦巻歯２ａの形成面とは反対側の背面２ｃ）に作用する転覆荷重（スラスト軸受押し付け荷重、旋回スクロール２の回転に伴い位置が変化する）Ｆをスラストプレート８で受け止めるようにしている。また、背面２ｃの略中心部には、中空円筒形状のボス部２ｄが形成されている。

さらに、主軸１５の一端部に設けられた偏心軸部１５ａにはバランスウェイト１６が取り付けられている。この偏心軸部１５ａに取り付けられたバランスウェイト１６外周部と中空円筒形状のボス部２ｄ内周部との間には駆動軸受１７が設けられている。そして、バランスウエイト１６により、旋回スクロール２が主軸１５の偏心軸部１５ａを介して旋回運動（揺動運動）することにより生じるアンバランスが相殺されることで、静バランスおよび動バランスが保たれるようになっている。

主軸１５は、駆動部１４の回転に伴って回転し、旋回スクロール２を公転運動させるようになっている。この主軸１５の一方（偏心軸部１５ａの近傍）は、密閉容器６（密閉容器６ｂ）に設けられた主軸受１８によって回転自在に軸支され、主軸１５の他方は、密閉容器６（密閉容器６ｂ）に設けられた副軸受１９によって回転自在に軸支されている。

吐出弁装置５は、吐出ポート４の開口（冷媒の出口）を開閉する薄板状の吐出弁５ａと、吐出弁５ａの開度（浮上量）を規制するとともに吐出弁５ａの過剰な変形を抑制する弁押さえ５ｂと、弁押さえ５ｂを吐出弁５ａを介して固定スクロール１の台板１ｂに固定する固定ボルト５ｃとで構成されている。弁押さえ５ｂは、平坦部に続く湾曲部を先端部に有する形状となっており、この湾曲部の高さで吐出弁５ａの浮上量すなわち開度が規制されている。吐出弁５ａは、冷媒の流れが吐出ポート４から密閉容器６内の吐出室７へと一方向の流れとなるように許容するものである。

ここで、スクロール圧縮機２０の動作について説明する。駆動部１４の回転に伴って主軸１５が回転駆動されると、自転運動阻止機構９により自転を抑制された旋回スクロール２は、公転運動（旋回運動、偏芯回転動作）を行う。旋回スクロール２が公転運動を行うと、冷媒は冷媒吸入口１１から圧縮室３内へと流れ、吸入過程が開始される。さらに、旋回スクロール２の板状渦巻歯２ａと固定スクロール１の板状渦巻歯１ａとは互いに噛み合ってその相互間に圧縮室３を形成しているので、圧縮室３を外周部から中心部に向かって移動させながら徐々に圧縮室３の容積を減少させることで、圧縮室３内に流入した冷媒は所定の比率で圧縮されることになる。

圧縮室３で圧縮された冷媒は、固定スクロール１の台板１ｂ中央部に設けられた吐出ポート４へと導かれる。この吐出ポート４の開口端（図１の固定スクロール１の台板１ｂ右端）には、吐出ポート４から密閉容器６内の吐出室７へと冷媒が一方向に流れることを許容する吐出弁装置５が設けられているので、吐出ポート４内の冷媒圧力が吐出室７内の冷媒圧力よりも高くなると、吐出弁装置５が開き、吐出ポート４内の高圧冷媒を吐出室７へと吐出する。そして、吐出室７へと吐出された冷媒は、冷媒吐出口１２から冷凍サイクルへと吐出される。このようにして、スクロール圧縮機２０は、冷媒の吸入→圧縮→吐出を連続的に繰り返す。

このようにして、駆動部１４の回転に伴って主軸１５が回転駆動され、自転運動阻止機構９により自転を抑制された旋回スクロール２が公転運動を行うと、冷媒は冷媒吸入口１１から圧縮室３内へと流れ、冷媒の吸入過程が開始される。さらに、旋回スクロール２の板状渦巻歯２ａと固定スクロール１の板状渦巻歯１ａとが互いに噛み合って相互間に形成している圧縮室３内に流入した冷媒は、旋回スクロール２の公転運動に伴って圧縮室３の容積が縮小されて所定の比率で圧縮されると転覆荷重（スラスト軸受押し付け荷重、旋回スクロール２の回転に伴い位置が変化する）Ｆが発生し、この旋回スクロール２の背面２ｃに作用する転覆荷重Ｆはスラストプレート８で受け止められる。

この旋回スクロール２に発生する転覆荷重Ｆをスラストプレート８で受け止めるスラスト軸受面は、旋回スクロール２の背面２ｃと、背面２ｃに対向する位置に配置されたスラストプレート８と、この二面間に充填された潤滑油で構成される。

そして、旋回スクロール２がスラストプレート８に対して公転運動を行うと、旋回スクロール２の背面２ｃとスラストプレート８との摺接面間（旋回スクロール２の背面２ｃと、この旋回スクロール２の背面２ｃと対向する位置に配置されたスラストプレート８との二面間）は、冷媒吸入口１１から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油や潤滑油吸入口１３から導入された潤滑油により潤滑されて摺接面（スラスト軸受面）におけるスラスト軸受部品（旋回スクロール２とスラストプレート８）同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現するようにしている。

このように旋回スクロール２が固定スクロール１に対して公転運動（旋回運動、偏芯回転動作）を行うことで圧縮室３の容積が縮小されて冷媒が所定の比率で圧縮されると、主に、圧縮動作で発生する圧力の分布により、旋回スクロール２を傾けながらスラスト軸受面（スラストプレート８）方向に旋回スクロール２を押付ける転覆荷重Ｆが発生する。転覆荷重Ｆは、偏芯回転動作に伴い圧縮室３の圧力分布が変化するため回転方向に移動するが、スクロール圧縮機２０の構成では、バランスウェイト１６の進行方向（回転方向）少し先の位置に、常に最大荷重（転覆荷重Ｆ最大点）が発生する。そして、この転覆荷重Ｆは最大荷重点（転覆荷重Ｆ最大点）を中心に±９０度の角度に分布している（図３の転覆荷重Ｆの発生範囲を参照）。

転覆荷重Ｆは、スラスト軸受面間である旋回スクロール２の背面２ｃとスラストプレート８との摺接面間（旋回スクロール２の背面２ｃと、背面２ｃに対向する位置に配置されたスラストプレート８との二面間）に充填された潤滑油によって発生する圧力によって支えており、圧力の発生は、くさび効果、スクイーズ効果、ポンピング作用による動圧と、ポンプなどを用いて加圧した潤滑油を強制的に供給する静圧による方法がある。そして十分な圧力を発生することができないと、旋回スクロール２の背面２ｃとスラストプレート８の表面が接触して摩耗が発生し、最悪の場合には焼き付きに至ることとなる。

ここでポンピング作用について説明すると、スラスト軸受面に対してスパイラル溝、ヘリングボーン溝などを形成し、溝形状により潤滑油などの作動流体を溝内に効果的に導きつつ、最終的には溝の端面に作動流体を衝突させ（流路が縮小）、圧縮することで圧力を発生させる。従来のスクロール圧縮機においては、旋回スクロールのスラスト軸受面に対してポンピング効果は利用できていなかった。原因は、溝形状は軸中心回転（自転）時に効果を発揮するよう設計されており、従来のスクロール圧縮機のような偏芯回転動作では潤滑油の流れを上手く導けなかったからである。

全てのタイミングで全ての溝に圧力を発生させようとすると上記のように困難であるが、圧力を発生するタイミングおよび溝を絞り、具体的には、常に転覆荷重Ｆの最大点の９０度進行方向（回転方向）先となった位置（転覆荷重が発生し始める位置）における溝（潤滑油の流路溝２ｅ）が、そのタイミングで圧力を発生するように、そのタイミングでの旋回スクロール２の動作方向と同じ溝（潤滑油の流路溝２ｅ）の向きとすることで、溝の端部に対する相対的な潤滑油の流速が最大となり（溝によって発生する動圧：負荷容量は流速に比例する）効果的に動圧を発生させることができる（図２、図３参照）。

転覆荷重Ｆの最大点は、相対運動としては旋回スクロール２の軸（主軸１５）中心に回転している状態のため、例えば最大荷重点が６０度進行すればその９０度先の溝が（図４参照）、最大荷重点が１８０度進行すればその９０度先の溝が、常に同様の関係となり動圧を発生する。

圧力発生タイミングを転覆荷重Ｆの最大点の９０度進行方向先としたのは、転覆荷重Ｆの発生と同時に動圧を発生させるのでは遅いため（旋回スクロール２の背面２ｃとスラストプレート８が接触する可能性がある）、事前に発生させている。また、「９０度」という数値は転覆荷重Ｆの分布を考慮し、転覆荷重Ｆの発生領域を全て網羅するために設定した値であるが、限定するものでは無く「３０度」でも良く、また「４５度」でも良い。
（実施の形態２）
図５は、スクロール圧縮機の旋回スクロールのスラスト軸受面を示し、潤滑油の流れと順方向に開口溝を設けている。図６は、本発明の実施の形態２であるスクロール圧縮機の旋回スクロールのスラスト軸受面を示す。

スラスト軸受部（旋回スクロール２とスラストプレート８の二面間）への潤滑油の供給方法は、スクロール圧縮機によって異なるが、実施の形態２では旋回スクロール２の中心側（内側）から供給し、バランスウェイト１６の回転に引き摺られることで、バランスウェイト１６の回転方向の流れとなる。

ここで、図５に示すように、潤滑油の流れの向きと順方向に溝（流路溝）の開口を設けることにより、潤滑油の吸入性は向上する。

そこで、実施の形態２では、図６に示すように、溝（潤滑油の流路溝２ｆ）の開口部は潤滑油の流れ方向と順方向とし、溝（潤滑油の流路溝２ｇ）の終端部は常に転覆荷重の最大点の９０度進行方向先の位置（転覆荷重が発生し始める位置）において旋回スクロール２の動作方向と一致している向きとしている。

これにより、吸入性の向上と、転覆荷重Ｆが発生するタイミングでの動圧発生を両立すると共に、ヘリングボーン溝と同様に、溝（潤滑油の流路溝２ｆと潤滑油の流路溝２ｇ）の向きが変わる位置においても潤滑油が溝壁面と衝突することで動圧が発生し、更に潤滑効果を高めることが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、固定スクロール１および旋回スクロール２それぞれの台板１ｂ、２ｂ上に設けられた板状渦巻歯１ａ、２ａを互いに噛み合わせて圧縮室３を形成し、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室３の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機２０において、旋回スクロール２の背面２ｃに、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室３の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで旋回スクロール２に転覆荷重Ｆが作用し始める位置に、その時の旋回スクロール２の動作方向と一致している向きの潤滑油の流路溝２ｅを転覆荷重Ｆの位置変化に応じて全面に設けたことにより、転覆荷重（スラスト軸受押し付け荷重、旋回スクロール２の回転に伴い位置が変化する）Ｆを潤滑油の流路溝２ｅのポンピング作用による動圧（圧力）で支えることで、スラスト軸受部品（旋回スクロール２とスラストプレート８）同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。また、静圧効果と比較すると、金型などで潤滑油の流路溝を形成することで部品を増加させずに、製品コストを抑えながら装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。

また、固定スクロール１および旋回スクロール２それぞれの台板１ｂ、２ｂ上に設けられた板状渦巻歯１ａ、２ａを互いに噛み合わせて圧縮室３を形成し、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室３の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機２０において、旋回スクロール２の背面２ｃに、開口部は潤滑油の流れと順方向とし、その終端部は、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室３の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで旋回スクロール２に転覆荷重Ｆが作用し始める位置においてはその時の旋回スクロール２の動作方向と一致している向きとする潤滑油の流路溝２ｆ、２ｇを転覆荷重Ｆの位置変化に応じて全面に設けたことにより、転覆荷重Ｆを潤滑油の流路溝２ｇのポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。また、静圧効果と比較すると、金型などで潤滑油の流路溝２ｆ、２ｇを形成することで部品を増加させずに、製品コストを抑えながら装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。

また、旋回スクロール２の背面２ｃにはスラストプレート８が設けられ、旋回スクロール２を公転運動させることにより圧縮室３の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するときに旋回スクロール２に作用する転覆荷重Ｆは、旋回スクロール２の背面２ｃとスラストプレート８との摺接面間において流路溝２ｅ、２ｇの溝壁面に潤滑油が衝突することで発生する潤滑油の動圧による潤滑油膜に支えられてスラストプレート８で受け止めることにより、転覆荷重Ｆを潤滑油の流路溝２ｅ、２ｇのポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。また、潤滑油の流路溝２ｅ、２ｆ、２ｇを金型などで形成することで部品を増加させずに、製品コストを抑えながら装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。

また、旋回スクロール２の背面に設けた潤滑油の流路溝２ｅ、２ｆ、２ｇを流れる潤滑油は、冷媒吸入口１１から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油であることにより、転覆荷重Ｆを冷媒吸入口１１から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油の流路溝２ｅ、２ｇのポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。

また、旋回スクロール２の背面２ｃに設けた潤滑油の流路溝２ｅ、２ｆ、２ｇを流れる潤滑油は、潤滑油吸入口１３から導入された潤滑油であることにより、転覆荷重Ｆを潤滑油吸入口１３から導入された潤滑油の流路溝２ｅ、２ｇのポンピング作用による動圧で支えることで、スラスト軸受部品同士の接触を抑制し、摩耗を減らして装置長寿命化、信頼性の向上を実現することができるスクロール圧縮機２０を提供することが可能となる。

１ 固定スクロール
１ａ 板状渦巻歯
１ｂ 台板
２ 旋回スクロール
２ａ 板状渦巻歯
２ｂ 台板
２ｃ 背面
２ｅ 潤滑油の流路溝（溝）
２ｆ 潤滑油の流路溝（溝）
２ｇ 潤滑油の流路溝（溝）
３ 圧縮室
４ 吐出ポート
５ 吐出弁装置
６ 密閉容器
７ 吐出室
８ スラストプレート
９ 自転運動阻止機構
１１ 冷媒吸入口
１２ 冷媒吐出口
１３ 潤滑油吸入口
１４ 駆動部
１５ 主軸
１６ バランスウェイト
２０ スクロール圧縮機

Claims (5)

1. 固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、
   前記旋回スクロールの背面に、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで前記旋回スクロールに転覆荷重が作用し始める位置に、その時の前記旋回スクロールの動作方向と一致している向きの潤滑油の流路溝を転覆荷重の位置変化に応じて全面に設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 固定スクロールおよび旋回スクロールそれぞれの台板上に設けられた板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、
   前記旋回スクロールの背面に、開口部は潤滑油の流れと順方向とし、その終端部は、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮することで前記旋回スクロールに転覆荷重が作用し始める位置においてはその時の前記旋回スクロールの動作方向と一致している向きとする潤滑油の流路溝を転覆荷重の位置変化に応じて全面に設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 前記旋回スクロールの背面にはスラストプレートが設けられ、前記旋回スクロールを公転運動させることにより前記圧縮室の容積を減少させながら中心部へと移動させて冷媒を圧縮するときに前記旋回スクロールに作用する転覆荷重は、前記旋回スクロールの背面とスラストプレートとの摺接面間において前記流路溝の溝壁面に潤滑油が衝突することで発生する潤滑油の動圧による潤滑油膜に支えられて前記スラストプレートで受け止めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記旋回スクロールの背面に設けた潤滑油の流路溝を流れる潤滑油は、冷媒吸入口から導入された冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のスクロール圧縮機。
5. 前記旋回スクロールの背面に設けた潤滑油の流路溝を流れる潤滑油は、潤滑油吸入口から導入された潤滑油であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のスクロール圧縮機。

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