JP4511412B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、スクロール型圧縮機に関するものである。
従来、圧縮機の内部には、圧縮機内に用いられている軸受けを適切に滑動させるため、潤滑油が供給される。そのような圧縮機として、外郭ハウジングの上部から低圧冷媒と共に潤滑油を吸入し、低圧冷媒と潤滑油とを外郭ハウジング内を流下させる縦置き型のスクロール型圧縮機が知られている。係る構成によれば、潤滑油を外郭ハウジングで貯めず、冷媒と共に冷凍サイクル内を循環させる。
そして、外郭ハウジング内に吸入された潤滑油は、圧縮機構部を駆動するための電動機部から圧縮機構部へと流下しつつ圧縮機内の軸受けを潤滑した後、圧縮機構部によって圧縮された高圧冷媒とともに外郭ハウジングから吐出される。この構成によれば、各軸受けへの潤滑油の供給は単純な構成で実現できると共に、低圧冷媒と共に吸入された潤滑油は低温であるため、効率良く冷媒を圧縮することができる。
また、下記特許文献1には、スラスト軸受け表面上に、可動スクロールの旋回運動による油膜圧力発生機構を設けたスクロール圧縮機が開示されている。より詳しくは、旋回スクロールを支えるスラスト軸受け面上に複数のスパイラル溝付き軸受け機構、もしくは複数のテーパランド軸受け機構を形成するか、あるいは、旋回スクロールを支えるスラスト軸受け上に、複数のスパイラル溝付き軸受け機構もしくは複数のテーパランド軸受け機構を形成したリング状板材を設置するものである。
なお、二酸化炭素(CO)冷媒などを高圧に圧縮する場合など、旋回スクロール背面の公転支持部に掛かる圧縮スラスト力が高く、単にスラスト滑り軸受けとした場合には、大きな摩擦損失が発生し、最悪は焼き付きが生じるといったおそれがあるため、従来、高圧のスラスト軸受けには、圧縮スラスト力低減を狙った背圧付加構造や転がり軸受けなどが採用されている。
特開平8−319959号公報
しかしながら、背圧付加構造は複雑な背圧導入経路や送油のためのオイルポンプなどを必要とする。また、転がり軸受けは公転運動を支持するために非常に複雑な構造となり、その信頼性を確保するために多くの課題がある。そして、いずれの方法もコストが掛かるという問題点がある。また、スラストプレートに多数の溝を付けて潤滑を確保することを提案した上記特許文献1が有るが、構造が複雑であり、且つ原理的に必要な摺動部寸法範囲などが明示されていない。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、吸入冷媒から分離した潤滑油を旋回スクロール背面に貯油できる構造を持つ低圧ドーム型のスクロール型圧縮機において、構造が簡素なスラスト滑り軸受けにて確実な滑動を得ることのできるスクロール型圧縮機を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の請求項に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、主軸(21)を回転駆動する電動機部(14)と、
主軸(21)が連結された可動部材(26)が作動することで圧縮室吸入部(56)を介して圧縮室(55)へ吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部(13)とを密閉容器(12)内に備え、
圧縮機構部(13)は電動機部(14)との間に中間介在室(29)を形成しつつ電動機部(14)よりも下方に配設され、
圧縮機構部(13)は、主軸(21)の回転および可動部材(26)の作動を補助するスラスト滑り軸受け(52)を含む軸受け機構(32、35、48、52)を有し、
スラスト滑り軸受け(52)は、冷媒とともに密閉容器(12)内に吸入され密閉容器(12)内を電動機部(14)側から圧縮機構部(13)側へ流下する潤滑油により滑動し、
圧縮機構部(13)は、電動機部(14)側から流下する潤滑油を一時的に貯溜する貯溜部(71)と、
中間介在室(29)と圧縮室吸入部(56)を連通して電動機部(14)側から流下する冷媒を通過させる冷媒通路(74)と、
貯溜部(71)に一時的に貯溜された後の潤滑油をスラスト滑り軸受け(52)に注油するために潤滑油を貯溜し、この貯溜された潤滑油の中にスラスト滑り軸受け(52)を浸漬して注油する貯油室(76)と、
入口端部(75a)が貯溜部(71)に開口するように設けられ、貯溜部(71)と貯油室(76)を連通し貯溜部(71)に貯溜された潤滑油を貯油室(76)に供給する潤滑油通路(75)とを備え、
貯溜部(71)は、中間介在室(29)を画定するセンタハウジング(25)の電動機部(14)側の面と密閉容器(12)を形成する本体ケーシング(16)の内周面から形成され、
冷媒通路(74)入口端部(74a)が貯溜部(71)から電動機部(14)側に突出するように設けられたスクロール型圧縮機において、
可動部材(26)を摺動支持するスラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面には、単一もしくは複数の環状溝(522a)と、
最外周の環状溝(522a)との連通部を終端としてスラスト滑り軸受け(52)の内径側から略放射状に形成され環状溝(522a)と交差連通する単一もしくは複数の放射溝(522b)とが設けられ、
各々の環状溝(522a)間、環状溝(522a)と内周縁との間、及び環状溝(522a)と外周縁との間に形成される摺動平面(521)の径方向幅(L)を、可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ可動部材(26)の公転直径(2R)以下としたことを特徴としている。
この発明によれば、一時的に貯溜された後の潤滑油を貯油室(76)に再貯溜し、しかも、潤滑油が貯油室(76)及びその下部のスラスト滑り軸受け(52)を浸漬し、環状溝(522a)及び放射溝(522b)には、浸漬した潤滑油で、満たされる。これにより、冷媒と共に吸入される潤滑油の量に過渡的な変動があっても、潤滑油が途切れることが無く、確実に、スラスト滑り軸受け(52)に供給される。そして、摺動平面(521)の幅(L)を可動部材(26)の公転半径(R)以上とすることにより、摺動平面(521)が相手摺動平面から外れることなく常に摺動面が確保されて油膜厚以上に潤滑油が流れ出すことがない。そのうえ、摺動平面(521)の幅(L)を可動部材(26)の公転直径(2R)以下とすることにより、摺動平面(521)のいずれの点においても1公転中に環状溝(522a)部に差し掛かることとなり、この環状溝(522a)部から摺動面に戻る際に流体くさび作用や引き込み作用によって摺動面に潤滑油が確実に補給され、常に摺動面で良好な油膜圧力が確保されることとなる。
このため、スラスト摺動部材(52a)同士が潤滑油不足の状態で接触摺動することがなく、構造が簡素なスラスト滑り軸受け(52)にて、摺動(摩擦)抵抗を大幅に低減して確実な滑動を得ることができる。
また、請求項2に記載の発明では、主軸(21)を回転駆動する電動機部(14)と、
主軸(21)が連結された可動部材(26)が作動することで圧縮室吸入部(56)を介して圧縮室(55)へ吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部(13)とを密閉容器(12)内に備え、
圧縮機構部(13)は電動機部(14)との間に中間介在室(29)を形成しつつ電動機部(14)よりも下方に配設され、
圧縮機構部(13)は、主軸(21)の回転および可動部材(26)の作動を補助するスラスト滑り軸受け(52)を含む軸受け機構(32、35、48、52)を有し、
スラスト滑り軸受け(52)は、冷媒とともに密閉容器(12)内に吸入され密閉容器(12)内を電動機部(14)側から圧縮機構部(13)側へ流下する潤滑油により滑動し、
圧縮機構部(13)は、電動機部(14)側から流下する潤滑油を一時的に貯溜する貯溜部(71)と、
中間介在室(29)と圧縮室吸入部(56)を連通して電動機部(14)側から流下する冷媒を通過させる冷媒通路(74)と、
貯溜部(71)に一時的に貯溜された後の潤滑油をスラスト滑り軸受け(52)に注油するために潤滑油を貯溜し、この貯溜された潤滑油の中にスラスト滑り軸受け(52)を浸漬して注油する貯油室(76)と、
入口端部(75a)が貯溜部(71)に開口するように設けられ、貯溜部(71)と貯油室(76)を連通し貯溜部(71)に貯溜された潤滑油を貯油室(76)に供給する潤滑油通路(75)とを備え、
貯溜部(71)は、中間介在室(29)を画定するセンタハウジング(25)の電動機部(14)側の面と密閉容器(12)を形成する本体ケーシング(16)の内周面から形成され、
冷媒通路(74)入口端部(74a)が貯溜部(71)から電動機部(14)側に突出するように設けられたスクロール型圧縮機において、
可動部材(26)を摺動支持するスラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状溝(522a)と、
環状溝(522a)との連通部を終端としてスラスト滑り軸受け(52)の内径側より延びた複数の螺旋形溝(522c)とが設けられ、
それぞれの螺旋形溝(522c)間、および環状溝(522a)と外周縁との間に形成される摺動平面(521)の幅(L)を、可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ可動部材(26)の公転直径(2R)以下としたことを特徴としている。
この発明によれば、環状溝(522a)との連通部を終端としてスラスト滑り軸受け(52)の内径側より延びた複数の螺旋形溝(522c)とが設けられ、
それぞれの螺旋形溝(522c)間、および環状溝(522a)と外周縁との間に形成される摺動平面(521)の幅(L)を、可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ可動部材(26)の公転直径(2R)以下とし、
環状溝(522a)及び螺旋形溝(522c)には、貯溜部(71)に貯溜され、潤滑油通路(75)を介して貯油室(76)とスラスト滑り軸受け(52)とを浸漬する潤滑油が浸入するから、上述と同様の、摺動面に潤滑油が確実に補給され、常に摺動面で良好な油膜圧力が確保される。
また、請求項3に記載の発明では、主軸(21)を回転駆動する電動機部(14)と、
主軸(21)が連結された可動部材(26)が作動することで圧縮室吸入部(56)を介して圧縮室(55)へ吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部(13)とを密閉容器(12)内に備え、
圧縮機構部(13)は電動機部(14)との間に中間介在室(29)を形成しつつ電動機部(14)よりも下方に配設され、
圧縮機構部(13)は、主軸(21)の回転および可動部材(26)の作動を補助するスラスト滑り軸受け(52)を含む軸受け機構(32、35、48、52)を有し、
スラスト滑り軸受け(52)は、冷媒とともに密閉容器(12)内に吸入され密閉容器(12)内を電動機部(14)側から圧縮機構部(13)側へ流下する潤滑油により滑動し、
圧縮機構部(13)は、電動機部(14)側から流下する潤滑油を一時的に貯溜する貯溜部(71)と、
中間介在室(29)と圧縮室吸入部(56)を連通して電動機部(14)側から流下する冷媒を通過させる冷媒通路(74)と、
貯溜部(71)に一時的に貯溜された後の潤滑油をスラスト滑り軸受け(52)に注油するために潤滑油を貯溜し、この貯溜された潤滑油の中にスラスト滑り軸受け(52)を浸漬して注油する貯油室(76)と、
入口端部(75a)が貯溜部(71)に開口するように設けられ、貯溜部(71)と貯油室(76)を連通し貯溜部(71)に貯溜された潤滑油を貯油室(76)に供給する潤滑油通路(75)とを備え、
貯溜部(71)は、中間介在室(29)を画定するセンタハウジング(25)の電動機部(14)側の面と密閉容器(12)を形成する本体ケーシング(16)の内周面から形成され、
冷媒通路(74)入口端部(74a)が貯溜部(71)から電動機部(14)側に突出するように設けられたスクロール型圧縮機において、
可動部材(26)を摺動支持するスラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状平面部(521b)と、
環状平面部(521b)の内周側に形成した複数の浮島状の円形平面部(521d)とが設けられ、
環状平面部(521b)および円形平面部(521d)で形成される摺動平面(521)の幅(L)を、可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ可動部材(26)の公転直径(2R)以下としたことを特徴としている。
この発明によれば、可動部材(26)を摺動支持するスラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状平面部(521b)と、
環状平面部(521b)の内周側に形成した複数の浮島状の円形平面部(521d)とが設けられ、環状平面部(521b)および円形平面部(521d)で形成される摺動平面(521)の幅(L)を、可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ可動部材(26)の公転直径(2R)以下とし、貯溜部(71)に貯溜され、潤滑油通路(75)を介して貯油室(76)とスラスト滑り軸受け(52)とを浸漬するように潤滑油が浸入するから上述と同様の、摺動面に潤滑油が確実に補給され、常に摺動面で良好な油膜圧力が確保される。
また、請求項4に記載の発明では、スラスト滑り軸受け(52)を構成するスラスト摺動部材(52a)を、可動部材(26)もしくはセンターハウジング(25)に一体形成したことを特徴としている。
この発明によれば、スラスト摺動部材(52a)を一体化することにより、構成部品が低減でき、さらにコストを抑えたスクロール型圧縮機とすることができる。
また、請求項5に記載の発明では、主軸(21)に挿着されたブッシュ(39)を有し、該ブッシュ(39)には、回転駆動時における動的なアンバランスを相殺するためのバランサ(41)が固定されており、該バランサ(41)は、ブッシュ(39)と共に回転し、バランサ41の回転を許容するためのバランサ室(51)がセンタハウジング(25)とスラスト滑り軸受け(52)の間に設けられ、該バランサ室(51)の一部が、貯油室76と兼用して構成されていることを特徴としている。
この発明によれば、バランサ室(51)の一部で貯油室(76)を構成しているため、それぞれを別途で設ける場合と異なり、圧縮機(11)の小型化を図ることができる。
ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機11を示す側面断面図であり、図2は、図1のスクロール型圧縮機11の圧縮機構部13を拡大した側面断面図である。また、図3は図1中のA−A断面図であり、図4は図1中のB−B断面図である。
圧縮機11は、密閉容器としての外郭ハウジング12、この外郭ハウジング12内に収容された圧縮機構部13、および電動機部14とから構成されている。この圧縮機11は、縦置きの圧縮機とされ、設置面15側から上方向に圧縮機構部13、電動機部14の順で配置されている。このため、圧縮機構部13は電動機部14よりも下方に配設されている。そして、この電動機部14により、圧縮機構部13が駆動される電動圧縮機としている。
外郭ハウジング12は、円筒状の本体ケーシング16、上部ケーシング17、および下部ケーシング18とから構成されている。これらのケーシング16・17・18が固着されており、外郭ハウジング12内には密閉された空間が形成されるようになっている。本体ケーシング16における外周面側の下部には、圧縮機11を縦置きにするための脚部19が固着されている。
上部ケーシング17には、吸入パイプ20が設けられている。この吸入パイプ20から冷凍サイクルの低圧冷媒および後述する各軸受け32・35・48・52を滑動させるための低温の潤滑油が、外郭ハウジング12内に流入するようになっている。電動機部14は、主軸としてのシャフト21に固定される回転子22と、この回転子22の外周側の固定子23とから構成されている。
固定子23は、本体ケーシング16の内周面に焼嵌めまたは圧入により固着されている。電動機部14には、図示しない外部電源から配線24を介して電力が供給されるようになっており、これにより回転子22が回転駆動され、それとともにシャフト21も回転駆動するようになっている。
圧縮機構部13は、センタハウジング25、可動部材としての旋回スクロール部材26、固定スクロール部材27、下部ハウジング28を備えている。センタハウジング25は、本体ケーシング16の内周面に焼嵌めまたは圧入により固着されており、センタハウジング25と電動機部14の固定子23の間には、センタハウジング25、固定子23および本体ケーシング16とで囲まれた中間介在室29が形成されている。
センタハウジング25における電動機部14側の中心部には、第1シャフト軸受け設置部31が形成されており、この第1シャフト軸受け設置部31には、第1シャフト軸受け32が固定されている。一方、本体ケーシング16の上部には、第2シャフト軸受け設置部33を有するホルダ34が設けられており、この第2シャフト軸受け設置部33には第2シャフト軸受け35が固定されている。
そして、前記シャフト21は、センタハウジング25側の第1シャフト軸受け32と、ホルダ34例の第2シャフト軸受け35により回動可能に支持されている。センタハウジング25には、前記第1シャフト軸受け設置部31と連通して収容部37が形成されている。一方、シャフト21の下端部には駆動ピン38が一体形成されており、この駆動ピン38は、シャフト21の軸心に対して偏心して形成されている。
駆動ピン38には、ブッシュ39が組み付けられている。ブッシュ39は、偏心孔40が設けられた円筒状の部材であり、この偏心孔40に駆動ピン38が回転可能に挿入されている。駆動ピン38の先端部側には、ブッシュ39の抜け止め防止を図るための図示しないC字状のスナップリングが設けられている。
駆動ピン38に装着されたブッシュ39は、シャフト21の軸心に対して所定量偏心した状態にされており、シャフト21が回転駆動する際に、駆動ピン38に対する自転を許容されつつ、シャフト21の軸心のまわりを回転する。シャフト21(駆動ピン38)に挿着されたブッシュ39には、回転駆動時における動的なアンバランスを相殺するためのバランサ41が固定されており、バランサ41は、ブッシュ39と共に回転するようになっている。
そして、駆動ピン38、ブッシュ39およびバランサ41は、収容部37において回転するようになっている。バランサ41がアンバランス相殺部材に相当する。センタハウジング25の下側には、旋回スクロール部材26が設けられている。旋回スクロール部材26は、略円板状の端板部45と、渦巻状の羽根部46と、略円筒状のポス部47とから構成されており、ボス部47は端板部45の上面に一体形成され、羽根部46は端板部45の下面に一体形成されている。
ボス部47には、ブッシュ39が旋回スクロール軸受け48を介して挿着されている。このボス部47とブッシュ39とが挿着されていることにより、旋回スクロール部材26はシャフト21に連結された構成となる。旋回スクロール軸受け48は、針状のころ48aが用いられたラジアルころ軸受けより構成されている。この旋回スクロール軸受け48により、シャフト21の回転力が旋回スクロール部材26の旋回運動に円滑に伝達される。
なお、ブッシュ39を挿入した旋回スクロール部材26のボス部47も、センタハウジング25の収容部37において旋回運動をする。そして、ブッシュ39に固定されたバランサ41は、ボス部47の外周側で回転するようになっている。その結果、収容部37において、旋回スクロール部材26のボス部47とセンタハウジング25とにより挟まれる空間は、バランサ41の回転を許容するためのバランサ室51とされている。
また、バランサ室51において、バランサ41の下端部(反電動機部14側の端部)と、旋回スクロール部材26の端板部45との間は所定間隔を有して離間している。バランサ室51が回転許容室に相当する。センタハウジング25と旋回スクロール部材26における端板部45の外周部との間には、スラスト滑り軸受け52が設けられている。
このスラスト滑り軸受け52は、重ね合わされた2枚のドーナツ状のスラストプレート(スラスト摺動部材)52aが互いに摺動することで軸受けとしての機能を果たすようになっている。なお、上側のスラストプレート52aは接合ピン52bによってセンターハウジング25に固定されており、下側のスラストプレート52aは接合ピン52bによって旋回スクロール部材26の端板部45に固定されている。
なお、本実施形態では、上記した第2シャフト軸受け35、旋回スクロール軸受け48、スラスト滑り軸受け52が圧縮機構部13に備えられ、シャフト21の回転および旋回スクロール部材26の作動を補助する軸受け機構に相当し、旋回スクロール軸受け48が第1軸受け機構に相当する。
スラスト滑り軸受け52は本発明の要部であり、旋回スクロール部材26と固定スクロール部材27内での冷媒の圧縮に基づいて旋回スクロール部材26に加わる軸方向の反力、即ち、スラスト荷重を受ける役割を果たす。また、このスラスト滑り軸受け52により、センタハウジング25は外郭ハウジング12に固着された状態で旋回運動をする旋回スクロール部材26を支持可能にされている。なお、スラスト滑り軸受け52は本発明の要部であり、詳細は後述する。
旋回スクロール部材26の下側には、固定スクロール部材27が旋回スクロール部材26と相対して配設されている。この固定スクロール部材は、ボルト53によりセンタハウジング25に固定されている。固定スクロール部材27の上側には、渦巻状の羽根部54が形成されており、旋回スクロール部材26の羽根部46と嵌合して略三目月状の圧縮室55を形成している。
つまり、旋回スクロール部材26の羽根部46が固定スクロール部材27の羽根部54と角度をずらされて噛み合い、それらの間に閉塞された圧縮室55を形成するように、両スクロール部材26・27の羽根部46・54は重ね合わされている。また、固定スクロール部材27には、センタハウジング25側から流下してきた冷媒を圧縮室55へと導く圧縮室吸入路56が設けられている。
この圧縮室吸入路56は、両スクロール部材26・27の外周側から冷媒を圧縮室55へ導くようになっている。また、固定スクロール部材27の中央には、圧縮室55から圧縮された冷媒を吐出するための吐出口57が形成されている。固定スクロール部材27の下側には、下部ハウジング28が設けられている。この下部ハウジング28は、ポルト61により固定スクロール部材27に固定されている。
そして、固定スクロール部材27と下部ハウジング28とが凹設されて吐出室62が形成され、吐出室62は吐出口57を介して圧縮室55と連通している。吐出室62には、リード弁63が設けられている。このリード弁63は吐出室62側に開く構成とされており、吐出室62内の高圧冷媒が圧縮室55に逆流することを防止する弁である。
また、固定スクロール部材27には、吐出室62内の高圧冷媒を外部に吐出するための吐出通路64が形成されている。そして、本体ケーシング16の下部には、吐出パイプ65が設けられ、この吐出パイプ65から吐出通路64を通過した高圧冷媒が冷凍サイクルヘ流出するようになっている。
さらに、本実施形態の特徴的構成について説明する。図2に示すように、センタハウジング25の電動機部14側(上側)は外周側から中心部に向かって隆起するように形成されている。そして、このセンタハウジング25には、中間介在室29と対面するように貯溜部71が形成されている。
貯溜部71は、センタハウジング25の電動機部14側(上側)の面と本体ケーシング16の内周面とから形成され、吸入パイプ20から流入し電動機部14側から流下する潤滑油を一時的に貯溜するようになっている。図3に示すように、センタハウジング25の貯溜部71には、4本の冷媒吸入管72が突設されている。
そして、センタハウジング25には、冷媒吸入管72に対応するように連通孔73が形成されており、冷媒吸入管72の管内とセンタハウジング25内に形成された連通孔73により、冷媒通路74が構成されている。冷媒吸入管72により冷媒通路74の入口端部74aは、貯溜部71から電動機部14側に突出して形成されている。冷媒通路74は、中間介在室29と圧縮室吸入路56とを連通するように形成されている。
また、冷媒吸入管72(冷媒通路74)は、本体ケーシング16(外郭ハウジング12)の内周面から離間して設けられている。一方、センタハウジング25における電動機部14側に隆起した部位の裾部には外周側から中心に向かって水平方向に延びる4本の潤滑油通路75が形成されている。
この潤滑油通路75の入口端部75aは、貯溜部71の底部近傍に開口して形成されている。そして、潤滑油通路75は、中間介在室29と、バランサ室51とを連通するように形成されている。バランサ室51の下側(反電動機部14側)の空間は、貯溜部71に一時的に貯溜された後の潤滑油を貯留する貯油室76とされている。
この貯油室76は、バランサ室51と兼用して構成されている。即ち、バランサ室51において、バランサ41の下端部(反電動機部14側の端部)と旋回スクロール部材26の端板部45の間は所定間隔を有して離間している。このため、バランサ室51内に旋回スクロール部材26のボス部47と端板部45およびセンタハウジング25とスラスト滑り軸受け52とにより囲まれた空間が形成される。
ボス部47と端板部45は一体形成されている。またスラスト滑り軸受け52は、2枚のスラストプレート52aが重なり合い構成されているため、旋回スクロール部材26からスラスト荷重を受けている状態では、端板部45、スラスト滑り軸受け52およびセンターハウジング25は、ほぼ隙間無く接合される。従って、端板部45が下面となり、ボス部47・センタハウジング25およびスラスト滑り軸受け52が側面となって、貯油室76は潤滑油を貯溜可能な構成とされている。
ボス部47を構成する側壁47aの下端部には、2本の潤滑孔77が設けられ、この潤滑孔77によりポス部47の内外部が連通され、貯油室76から旋回スクロール軸受け48側へ潤滑油が導かれるようになっている。なお、側壁47aは、旋回スクロール軸受け48と貯油室76に挟まれて位置しており、旋回スクロール部材26に固定され、旋回スクロール軸受け48を介してシャフト21を支持する部材である。このため、ボス部47の側壁47aが支持壁に相当する。
貯油室76内であって、端板部45の上面には、ボス部47を囲むように環状の油溜め凹部45aが形成されている。この油溜め凹部45aに潤滑油が溜まることで、貯油室76内の潤滑油が少ない状態で潤滑孔77やスラスト滑り軸受け52に潤滑油が注油されても、貯油室76に最低限の潤滑油を確保できるようになっている。
図2および図4に示すように、センタハウジング25には貯油室76と冷媒通路74とを連通し、水平方向に延びる4本の導油孔78が形成されている。導油孔78はスラスト滑り軸受け52よりも上側(電動機部14側)に形成されており、バランサ41の下端部(反電動機部14側の端部)と略面一となるように形成されている。
この導油孔78は、貯油室76に潤滑油が所定量溜まり、潤滑油が旋回スクロール部材26の端板部45から導油孔78が形成された部位まで液面が上昇した場合に、貯油室76の潤滑油を冷媒通路74に導く機能を果たしている。この導油孔78が導油部に相当する。
次に、上記のように構成された圧縮機11の作用について説明する。電動機部14に外部から電力が供給されると、回転子22が回転駆動し、それに伴いシャフト21が回転する。このシャフト21が回転することに伴って駆動ピン38も回転するため、ブッシュ39は、所定の偏心量をもってシャフト21のまわりを回転する。このブッシュ39と共に、旋回スクロール部材26は旋回(作動)する。
次に圧縮機11の作動に伴う冷媒および潤滑油の流れを説明する。まず、圧縮機11の作動により、吸入パイプ20から外郭ハウジング12内に低圧の冷媒と低温の潤滑油とが流入する。なお、吸入パイプ20から流入する冷媒は、原則として気体である。そして、冷媒および潤滑油は外郭ハウジング12内を流下する。このとき、吸入パイプ20は、外郭ハウジング12の上部ケーシング17に設けられているため、ホルダ34に固定された第2シャフト軸受け35に潤滑油が上方から供給される。その結果、第2シャフト軸受けは潤滑になる。
電動機部14内の隙間を通過した冷媒および潤滑油は、電動機部14側から圧縮機構部13へ流下する。このとき、回転子22とシャフト21が回転することにより遠心力が発生し、その遠心力により冷媒より比重が重い潤滑油は遠心方向へ飛散する。その結果、潤滑油は本体ケーシング16の内周面に付着する一方で、気体の冷媒は、遠心力の影響を受けることなく流下する。
そして、冷媒は、冷媒吸入管72(冷媒通路74)の入口端部74aから吸入され、この冷媒通路74および圧縮室吸入路56を通って圧縮室55へ吸入される。その後、圧縮室55で圧縮され高圧の冷媒とされ、吐出口57・吐出室62・吐出通路64を通って吐出パイプ65から吐出される。
一方、遠心力により本体ケーシング16の内周面に付着した潤滑油は、その内周面を伝ってセンタハウジング25の貯溜部71に流下し、この貯溜部71で一旦溜められる。貯溜部71に溜められた潤滑油は、貯溜部71に開口した潤滑油通路75の入口端部75aに流入し、潤滑油通路75を通って貯油室76(バランサ室51)に流入する。
このとき、冷媒通路74の入口端部74aが貯溜部71から上側(電動機部14側)に突出して形成されているのに対し、潤滑油通路75の入口端部75aは貯溜部71に開口して形成されている。このため、貯溜部71に一時的に貯溜された潤滑油を冷媒通路74に流入させることなく、確実に潤滑油通路75へ導くことができる。
また、冷媒通路74の入口端部74aが本体ケーシング16の内周面から離間して設けられている。このため、遠心力により本体ケーシング16の内周面に付着した潤滑油がその内周面を伝ってセンタハウジング25の貯溜部71に流下しても、潤滑油が冷媒通路74に流入することはない。また、本実施形態の構成では、バランサ室51と貯油室76を兼用して構成いるため、それぞれを別途で設ける場合と異なり、圧縮機11の小型化を図ることができる。
ところで、バランサ室51(収容部37)は第1シャフト軸受け設置部31と連通して形成されている。このため、貯油室76(バランサ室51)に流入した潤滑油のうち、シャフト21と共に回動しているバランサ41の周面に付着した潤滑油が、バランサ41の周面を伝って第1シャフト軸受け32に供給され第1シャフト軸受け32は潤滑になる。
潤滑油通路75から流入し、貯油室76で貯溜された潤滑油の一部は、貯油室76の側面を構成するスラスト滑り軸受け52の僅かな隙間に浸入する。そして、貯油室76から侵入した潤滑油により、スラスト滑り軸受け52は潤滑になる。なお、上述したように、スラスト滑り軸受け52は2枚のスラストプレート52aが旋回スクロール部材26からスラスト荷重を受けた状態で摺動しているため、スラスト滑り軸受け52に浸入する潤滑油の量は、貯油室76における潤滑油の貯溜を妨げる程度のものではない。また、このスラスト滑り軸受け52の構造が本発明の要部であるため、詳細は後述する。
また、貯油室76に貯留された潤滑油のその他の一部は、貯油室76の側面を構成するボス部47の側壁47aにおける潤滑孔77を通って、旋回スクロール軸受け48側へ導かれる。その結果、潤滑孔77からの潤滑油により旋回スクロール軸受け48は潤滑になる。このため、潤滑孔77により貯油室76から旋回スクロール軸受け48へ確実に潤滑油を供給することができる。
また、貯油室76に潤滑油が貯溜され続けると、その液面は上昇する。そして、貯油室76に潤滑油が所定量溜り、その液面が導油孔78が形成された部位まで上昇すると、潤滑油は導油孔78へ流入して冷媒通路74へ導かれる。このため、貯油室76に潤滑油が溜まりすぎることなく、適度に貯油室76に潤滑油を溜めて軸受け48・52の潤滑を図ることができる。
さらに、導油孔78をバランサ41の下端部(反電動機部14側の端部)と略面一になるように形成した。このため、貯油室76がバランサ室51と兼用されていても、貯油室76に溜まる潤滑油がバランサ41を浸漬してしまうことはない。バランサ41が潤滑油に浸された状態になってしまうと潤滑油の粘性により、バランサ41は滑らかに動くことができなくなってしまうため、上記構成によりバランサ41を適切に回転させることができる。
また、旋回スクロール部材26に加わるスラスト荷重をスラスト滑り軸受け52で支持する構成にしている。このため、例えばスラストころ軸受けを用いる場合と比較して軸方向における圧縮機の小型化を図ることができる。さらに、導油孔78を、スラスト滑り軸受け52よりも電動機部14側に設け、貯油室76から冷媒通路74に潤滑油を導く構成を実現している。
このため、例えばスラスト滑り軸受け52の外周側に導油孔78を設ける場合と異なり、圧縮機11の小型化を図りつつ、導油孔78により貯油室76から冷媒通路74に潤滑油を導く構成を実現できる。冷媒通路74に流出した潤滑油は、冷媒とともに圧縮室吸入路56を通過し、圧縮室55へ吸入される。その後、冷媒とともに圧縮室55内で圧縮され高温の潤滑油となり、吐出口57・吐出室62・吐出通路64を通って吐出パイプ65から吐出される。
以上より、冷媒通路74により冷媒は確実に圧縮室吸入路56へ導かれる一方で、潤滑油通路75により潤滑油は貯油室76に確実に導かれる。そして、貯油室76から第1シャフト軸受け32・スラスト滑り軸受け52・旋回スクロール軸受け48と潤滑油を確実に導くことことができ、圧縮機11内における軸受け32・48・52を確実に潤滑することができる。
また、潤滑油の濃度の過渡変動により圧縮機11内に充分な潤滑油が供給されていない場合でも、吸入パイプ20から流入し、圧縮機構部13例に流下した潤滑油は、確実に貯油室76に溜められるため、圧縮機11内における軸受け32・48・52を適切に潤滑することができる。その結果、軸受け32・48・52において潤滑油が切れることはなく圧縮機11に対する信頼性の向上を図ることができる。
次に、本発明要部の実施形態について説明する。図5は、本発明の第1実施形態における(環状溝付き)スラストプレート52aの平面図であり、図6は、本発明の摺動部での作用を説明する部分断面模式図である。本実施形態での特徴と、その効果について述べると、旋回スクロール部材26を摺動支持するスラスト滑り軸受け52のいずれか一方の摺動面には、単一もしくは複数の環状溝522aと、最外周の環状溝522aとの連通部を終端としてスラスト滑り軸受け52の内径側から略放射状に形成され環状溝522aと交差連通する単一もしくは複数の放射溝522bとを設けている。
そして、各々の環状溝522a間、および環状溝522aと内周縁との間、環状溝522aと外周縁との間に形成される摺動平面521の幅Lを、旋回スクロール部材26の公転半径R以上、且つ旋回スクロール部材26の公転直径2R以下としている。
これによれば、摺動平面521の幅Lを旋回スクロール部材26の公転半径R以上とすることにより、摺動平面521が相手摺動平面から外れることなく常に摺動面が確保されて油膜厚以上に潤滑油が流れ出すことがない。そのうえ、摺動平面521の幅Lを旋回スクロール部材26の公転直径2R以下とすることにより、摺動平面521のいずれの点においても1公転中に環状溝522a部に差し掛かることとなり、この環状溝522a部から摺動面に戻る際に流体くさび作用や引き込み作用によって摺動面に潤滑油が補給され、常に摺動面で良好な油膜圧力が確保されることとなる(図6参照)。
このため、スラストプレート52a同士が接触摺動することがなく、構造が簡素なスラスト滑り軸受け52にても摺動(摩擦)抵抗を大幅に低減して確実な滑動を得ることができる。また、油膜厚以上はスラストプレート52aが離反しないため、外部からの異物は摺動部へ侵入せず、突発的な異物混入に対しても高い信頼性が得られる。また、スラスト滑り軸受け52の摺動による発熱が抑えられるため、圧縮機の効率向上にも結び付けられる。さらに、スラスト滑り軸受け52化により大幅に構成部品が低減でき、コストを抑えたスクロール型圧縮機とすることができる。
このように本実施形態は、旋回スクロール部材26の背面側が天側を向いて旋回スクロール部材26背面側の空間が貯油室76として構成でき、且つ吸入圧力雰囲気となる縦置き低圧ドーム型のスクロール型圧縮機において、この貯油中で摺動するスラスト滑り軸受け52のスラストプレート52a間に流体くさび作用や引き込み作用を発生させ、油膜圧力によりスラスト荷重支持を行うことにより、スラストプレート52a間の摩擦損失や発熱を大幅に低減し、高信頼性と高効率化とを図ることができる。なお、貯油室76へは定常的にサイクル循環オイルが供給されるため貯油量は安定して不足することはない。
(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態における(スパイラル溝付き)スラストプレート52aの平面図である。なお、第2実施形態においては、既に説明した第1実施形態の構成と同一構成、または相当する構成については、同一番号を付しその説明を省略する。本実施形態で第1実施形態と異なる特徴として、旋回スクロール部材26を摺動支持するスラスト滑り軸受け52のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状溝522aと、環状溝522aとの連通部を終端としてスラスト滑り軸受け52の内径側より延びた複数の螺旋形溝522cとを設けている。
そして、それぞれの螺旋形溝522c間、および環状溝522aと外周縁との間に形成される摺動平面521の幅Lを、旋回スクロール部材26の公転半径R以上、且つ旋回スクロール部材26の公転直径2R以下としている。上述の第1実施形態はスラストプレート52aに環状溝522aを設けたものであるが、摺動平面521の幅Lを同様の寸法関係として貯油室76と連通する螺旋形溝522cを複数有するスラストプレート52aとしても良く、これによれば、旋回スクロール部材26の公転運動によって良好な油膜形成が行われ、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
図8は、本発明の第3実施形態における(ランド状)スラストプレート52aの平面図である。なお、第3実施形態においても、既に説明した上述の実施形態の構成と同一構成、または相当する構成については、同一番号を付しその説明を省略する。本実施形態で上述の実施形態と異なる特徴として、旋回スクロール部材26を摺動支持するスラスト滑り軸受け52のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状平面部521bと、環状平面部521bの内周側に形成した複数の浮島状の円形平面部521dとを設けている。
そして、環状平面部521bおよび円形平面部521dで形成される摺動平面521の幅Lを、旋回スクロール部材26の公転半径R以上、且つ旋回スクロール部材26の公転直径2R以下としている。上述の第2実施形態はスラストプレート52aに螺旋形溝522cを設けたものであるが、摺動平面521の幅Lを同様の寸法関係として貯油室76と連通するよう複数の浮島状の円形平面部521dを有するスラストプレート52aとしても良く、これによれば、旋回スクロール部材26の公転運動によって良好な油膜形成が行われ、上記第1・第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
図9は、本発明の第4実施形態におけるスクロール型圧縮機11の側面断面図である。なお、第4実施形態においても、既に説明した上述の実施形態の構成と同一構成、または相当する構成については、同一番号を付しその説明を省略する。本実施形態で上述の実施形態と異なる特徴として、スラスト滑り軸受け52を構成する二枚のスラストプレート52aを、旋回スクロール部材26もしくはセンターハウジング25に一体形成している。これによれば、スラストプレート52aを一体化することによりさらに構成部品が低減でき、さらにコストを抑えたスクロール型圧縮機とすることができる。
本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機11を示す側面断面図である。 図1のスクロール型圧縮機11の圧縮機構部13を拡大した側面断面図である。 図1中のA−A断面図である。 図1中のB−B断面図である。 本発明の第1実施形態における(環状溝付き)スラストプレート52aの平面図である。 本発明の摺動部での作用を説明する部分断面模式図である。 本発明の第2実施形態における(スパイラル溝付き)スラストプレート52aの平面図である。 本発明の第3実施形態における(ランド状)スラストプレート52aの平面図である。 本発明の第4実施形態におけるスクロール型圧縮機11の側面断面図である。
符号の説明
12…外郭ハウジング(密閉容器)
13…圧縮機構部
14…電動機部
21…シャフト(主軸)
25…センターハウジング
26…旋回スクロール部材(可動部材)
29…中間介在室
32…第1シャフト軸受け(軸受け機構)
35…第2シャフト軸受け(軸受け機構)
48…旋回スクロール軸受け(軸受け機構)
52…スラスト滑り軸受け(軸受け機構)
52a…スラストプレート(スラスト摺動部材)
55…圧縮室
56…圧縮室吸入路(圧縮室吸入部)
71…貯溜部
74…冷媒通路
74a…日冷媒通路の入口端部
75…潤滑油通路
75a…潤滑油通路の入口端部
76…貯油室
521…摺動平面
521b…環状平面部
521d…円形平面部
522a…環状溝
522b…放射溝
522c…螺旋形溝
L…摺動平面の幅
R…公転半径
2R…公転直径

Claims (5)

  1. 主軸(21)を回転駆動する電動機部(14)と、
    前記主軸(21)が連結された可動部材(26)が作動することで圧縮室吸入部(56)を介して圧縮室(55)へ吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部(13)とを密閉容器(12)内に備え、
    前記圧縮機構部(13)は前記電動機部(14)との間に中間介在室(29)を形成しつつ前記電動機部(14)よりも下方に配設され、
    前記圧縮機構部(13)は、前記主軸(21)の回転および前記可動部材(26)の作動を補助するスラスト滑り軸受け(52)を含む軸受け機構(32、35、48、52)を有し、
    前記スラスト滑り軸受け(52)は、冷媒とともに前記密閉容器(12)内に吸入され前記密閉容器(12)内を前記電動機部(14)側から前記圧縮機構部(13)側へ流下する潤滑油により滑動し、
    前記圧縮機構部(13)は、前記電動機部(14)側から流下する潤滑油を一時的に貯溜する貯溜部(71)と、
    前記中間介在室(29)と前記圧縮室吸入部(56)を連通して前記電動機部(14)側から流下する冷媒を通過させる冷媒通路(74)と、
    前記貯溜部(71)に一時的に貯溜された後の潤滑油を前記スラスト滑り軸受け(52)に注油するために潤滑油を貯溜し、この貯溜された潤滑油の中に前記スラスト滑り軸受け(52)を浸漬して注油する貯油室(76)と、
    入口端部(75a)が前記貯溜部(71)に開口するように設けられ、前記貯溜部(71)と前記貯油室(76)を連通し前記貯溜部(71)に貯溜された潤滑油を前記貯油室(76)に供給する潤滑油通路(75)とを備え、
    前記貯溜部(71)は、前記中間介在室(29)を画定するセンタハウジング(25)の前記電動機部(14)側の面と前記密閉容器(12)を形成する本体ケーシング(16)の内周面から形成され、
    前記冷媒通路(74)入口端部(74a)が前記貯溜部(71)から前記電動機部(14)側に突出するように設けられたスクロール型圧縮機において、
    前記可動部材(26)を摺動支持する前記スラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面には、単一もしくは複数の環状溝(522a)と、
    最外周の前記環状溝(522a)との連通部を終端として前記スラスト滑り軸受け(52)の内径側から略放射状に形成され前記環状溝(522a)と交差連通する単一もしくは複数の放射溝(522b)とが設けられ、
    各々の前記環状溝(522a)間、前記環状溝(522a)と内周縁との間、及び前記環状溝(522a)と外周縁との間に形成される摺動平面(521)の径方向幅(L)を、前記可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ前記可動部材(26)の公転直径(2R)以下としたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
  2. 主軸(21)を回転駆動する電動機部(14)と、
    前記主軸(21)が連結された可動部材(26)が作動することで圧縮室吸入部(56)を介して圧縮室(55)へ吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部(13)とを密閉容器(12)内に備え、
    前記圧縮機構部(13)は前記電動機部(14)との間に中間介在室(29)を形成しつつ前記電動機部(14)よりも下方に配設され、
    前記圧縮機構部(13)は、前記主軸(21)の回転および前記可動部材(26)の作動を補助するスラスト滑り軸受け(52)を含む軸受け機構(32、35、48、52)を有し、
    前記スラスト滑り軸受け(52)は、冷媒とともに前記密閉容器(12)内に吸入され前記密閉容器(12)内を前記電動機部(14)側から前記圧縮機構部(13)側へ流下する潤滑油により滑動し、
    前記圧縮機構部(13)は、前記電動機部(14)側から流下する潤滑油を一時的に貯溜する貯溜部(71)と、
    前記中間介在室(29)と前記圧縮室吸入部(56)を連通して前記電動機部(14)側から流下する冷媒を通過させる冷媒通路(74)と、
    前記貯溜部(71)に一時的に貯溜された後の潤滑油を前記スラスト滑り軸受け(52)に注油するために潤滑油を貯溜し、この貯溜された潤滑油の中に前記スラスト滑り軸受け(52)を浸漬して注油する貯油室(76)と、
    入口端部(75a)が前記貯溜部(71)に開口するように設けられ、前記貯溜部(71)と前記貯油室(76)を連通し前記貯溜部(71)に貯溜された潤滑油を前記貯油室(76)に供給する潤滑油通路(75)とを備え、
    前記貯溜部(71)は、前記中間介在室(29)を画定するセンタハウジング(25)の前記電動機部(14)側の面と前記密閉容器(12)を形成する本体ケーシング(16)の内周面から形成され、
    前記冷媒通路(74)入口端部(74a)が前記貯溜部(71)から前記電動機部(14)側に突出するように設けられたスクロール型圧縮機において、
    前記可動部材(26)を摺動支持する前記スラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状溝(522a)と、
    前記環状溝(522a)との連通部を終端として前記スラスト滑り軸受け(52)の内径側より延びた複数の螺旋形溝(522c)とが設けられ、
    それぞれの前記螺旋形溝(522c)間、および前記環状溝(522a)と外周縁との間に形成される摺動平面(521)の幅(L)を、前記可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ前記可動部材(26)の公転直径(2R)以下としたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
  3. 主軸(21)を回転駆動する電動機部(14)と、
    前記主軸(21)が連結された可動部材(26)が作動することで圧縮室吸入部(56)を介して圧縮室(55)へ吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構部(13)とを密閉容器(12)内に備え、
    前記圧縮機構部(13)は前記電動機部(14)との間に中間介在室(29)を形成しつつ前記電動機部(14)よりも下方に配設され、
    前記圧縮機構部(13)は、前記主軸(21)の回転および前記可動部材(26)の作動を補助するスラスト滑り軸受け(52)を含む軸受け機構(32、35、48、52)を有し、
    前記スラスト滑り軸受け(52)は、冷媒とともに前記密閉容器(12)内に吸入され前記密閉容器(12)内を前記電動機部(14)側から前記圧縮機構部(13)側へ流下する潤滑油により滑動し、
    前記圧縮機構部(13)は、前記電動機部(14)側から流下する潤滑油を一時的に貯溜する貯溜部(71)と、
    前記中間介在室(29)と前記圧縮室吸入部(56)を連通して前記電動機部(14)側から流下する冷媒を通過させる冷媒通路(74)と、
    前記貯溜部(71)に一時的に貯溜された後の潤滑油を前記スラスト滑り軸受け(52)に注油するために潤滑油を貯溜し、この貯溜された潤滑油の中に前記スラスト滑り軸受け(52)を浸漬して注油する貯油室(76)と、
    入口端部(75a)が前記貯溜部(71)に開口するように設けられ、前記貯溜部(71)と前記貯油室(76)を連通し前記貯溜部(71)に貯溜された潤滑油を前記貯油室(76)に供給する潤滑油通路(75)とを備え、
    前記貯溜部(71)は、前記中間介在室(29)を画定するセンタハウジング(25)の前記電動機部(14)側の面と前記密閉容器(12)を形成する本体ケーシング(16)の内周面から形成され、
    前記冷媒通路(74)入口端部(74a)が前記貯溜部(71)から前記電動機部(14)側に突出するように設けられたスクロール型圧縮機において、
    前記可動部材(26)を摺動支持する前記スラスト滑り軸受け(52)のいずれか一方の摺動面に、外周側に設けた一つの環状平面部(521b)と、
    前記環状平面部(521b)の内周側に形成した複数の浮島状の円形平面部(521d)とが設けられ、
    前記環状平面部(521b)および前記円形平面部(521d)で形成される摺動平面(521)の幅(L)を、前記可動部材(26)の公転半径(R)以上、且つ前記可動部材(26)の公転直径(2R)以下としたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
  4. 前記スラスト滑り軸受け(52)を構成するスラスト摺動部材(52a)を、前記可動部材(26)もしくはセンターハウジング(25)に一体形成したことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のスクロール型圧縮機。
  5. 前記主軸(21)に挿着されたブッシュ(39)を有し、該ブッシュ(39)には、回転駆動時における動的なアンバランスを相殺するためのバランサ(41)が固定されており、該バランサ(41)は、前記ブッシュ(39)と共に回転し、前記バランサ(41)の回転を許容するためのバランサ室(51)が前記センタハウジング(25)と前記スラスト滑り軸受け(52)の間に設けられ、該バランサ室(51)の一部が、前記貯油室(76)と兼用して構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のスクロール型圧縮機。
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