JP6053349B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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即ち、本発明に係るスクロール圧縮機は、固定端板のベース面に固定渦巻ラップが形成された固定スクロール部材と、旋回端板のベース面に旋回渦巻ラップが形成された旋回スクロール部材とが互いに対向して噛み合わされ、前記固定端板および前記旋回端板の前記ベース面は、その高さが前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向に沿って外周側から内周側に向かってステップ状に高くなるように、外周段と、少なくとも1つの中間段と、内周段とを有し、前記固定渦巻ラップと前記旋回渦巻ラップの先端面には、相対する前記外周段と前記中間段と前記内周段の高さに合わせて高さがステップ状に変化する外周側区間と中間区間と内周側区間とが形成されたスクロール圧縮機において、前記中間段または前記中間区間の少なくとも一方に、前記固定スクロール部材と前記旋回スクロール部材との間に供給される潤滑油を保持する潤滑油保持凹部が形成され、前記中間段または前記中間区間の、単位面積あたりの前記潤滑油保持凹部の陥没面積の割合が、前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向の内周側から外周側に向かって大きくなっていることを特徴とする。
具体的には、渦巻方向の内周側から外周側に向かって、微小ディンプルの配置間隔を小さくして数を増やしたり、1個あたりの直径を大きくしたり、微細溝の本数を増やすこと等が考えられる。
しかも、渦巻方向の内周側の領域においては、圧縮された高圧な冷媒ガスが、微小ディンプルや微細溝を伝わることにより固定渦巻ラップおよび旋回渦巻ラップを横断して直径方向の外側(低圧側)に漏洩しようとしても、この内周側の領域では微小ディンプルまたは微細溝の単位面積当たりの陥没面積の割合が小さいために漏洩しにくくなる。したがって、中間段と中間区間との間の、特に渦巻方向の内周側における圧縮冷媒ガスの漏洩を防止することができる。
また、本発明に係るスクロール圧縮機は、固定端板のベース面に固定渦巻ラップが形成された固定スクロール部材と、旋回端板のベース面に旋回渦巻ラップが形成された旋回スクロール部材とが互いに対向して噛み合わされ、前記固定端板および前記旋回端板の前記ベース面は、その高さが前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向に沿って外周側から内周側に向かってステップ状に高くなるように、外周段と、少なくとも1つの中間段と、内周段とを有し、前記固定渦巻ラップと前記旋回渦巻ラップの先端面には、相対する前記外周段と前記中間段と前記内周段の高さに合わせて高さがステップ状に変化する外周側区間と中間区間と内周側区間とが形成されたスクロール圧縮機において、前記中間段または前記中間区間の少なくとも一方に、前記固定スクロール部材と前記旋回スクロール部材との間に供給される潤滑油を保持する潤滑油保持凹部が形成され、前記潤滑油保持凹部の深さが、前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向の内周側から外周側に向かって深くなっていることを特徴とする。
上記の構成によれば、渦巻方向の内周側の領域においては、圧縮された高圧な冷媒ガスが、微小ディンプルや微細溝を伝わることにより固定渦巻ラップおよび旋回渦巻ラップを横断して直径方向の外側(低圧側)に漏洩しようとしても、この内周側の領域では微小ディンプルまたは微細溝の深さが浅いために漏洩しにくくなる。したがって、中間段と中間区間との間の、特に渦巻方向の内周側における圧縮冷媒ガスの漏洩を防止することができる。
δmid≦δout<δin[mm]
となるように、各チップ隙間δout,δmid,δinの寸法が設定されている。
δmidの数値は、固定スクロール部材21と旋回スクロール部材23が高温化して最大に熱膨張した時でも互いに接触しない寸法に設定しなければならない。因みに、固定スクロール部材21と旋回スクロール部材23の熱膨張時には、その各々の中央部の膨張量が最も大きくなり、外周部の膨張量が最も小さくなる。このように熱膨張した時に、チップ隙間δmidが最小になるように予め設定することが望ましい。
冷間時における各チップ隙間δout,δmid,δinの具体的な数値としては、δmidとして0.05mm、δoutとして0.07mm、δinとして0.10mmを例示することができる。
δoutはδmidよりも大きいことが好ましいが、δmidと同等であってもよい。
図6に示すように、旋回スクロール部材23の中間区間232midおよび固定スクロール部材21の中間区間212mid(図6には非図示)と、固定スクロール部材21の中間段211midおよび旋回スクロール部材23の中間段231mid(図6には非図示)とのうち、少なくとも一方には、冷媒ガスに混合された潤滑油を保持するための潤滑油保持凹部として、下記の第1実施形態(図7参照)から第12実施形態(図18参照)に詳細を示すように、微小ディンプルDや微細溝G等が形成されている。なお、以下の説明では、潤滑油保持凹部が中間区間212mid,232midに形成された例について説明するが、中間段211mid,231midに潤滑油保持凹部を形成していてもよい。
図7は、図3のVII部を拡大して潤滑油保持凹部の第1実施形態を示す図である。
ここでは、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに複数の微小ディンプルDが4本の列状に形成されている。各列における微小ディンプルDの間隔は一定であり、これらの列は、その長手方向が固定渦巻ラップ212および旋回渦巻ラップ232の渦巻方向Sに沿っている。
図8は、潤滑油保持凹部の第2実施形態を示す図である。
ここでも、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに、第1実施形態と同様な複数の微小ディンプルDが形成されているが、その渦巻方向Sに沿う間隔が第1実施形態の場合と異なっている。ここでは、中間区間212mid,232midの単位面積あたりの微小ディンプルDの陥没面積の割合が、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって大きくなっている。具体的には、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって、微小ディンプルDの配置間隔が小さくされ、配置密度が高くされている。
即ち、渦巻方向Sの内周側の領域においては、圧縮された高圧な冷媒ガスが、複数の微小ディンプルDを伝わることにより中間区間212mid,232midを横断して固定渦巻ラップ212および旋回渦巻ラップ232の直径方向の外側(低圧側)に漏洩しようとするが、微小ディンプルDの単位面積あたりの陥没面積の割合が小さいために漏洩しにくくなる。したがって、中間区間212mid,232midと、これに対向する中間段211mid,231midとの間の、特に渦巻方向Sの内周側における圧縮冷媒ガスの漏洩を防止し、スクロール圧縮機1の圧縮性能を高めることができる。
図9は、潤滑油保持凹部の第3実施形態を示す図である。
ここでは、第2実施形態と同様に、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに複数の微小ディンプルDが渦巻方向Sに沿う帯状に形成されており、中間区間212mid,232midの単位面積あたりの微小ディンプルDの陥没面積の割合が、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって大きくなっている。具体的には、微小ディンプルDによって形成されている帯の、渦巻方向Sの内周側寄りの幅が細く、外周側寄りの幅が広くなっている。
図10は、潤滑油保持凹部の第4実施形態を示す図である。
ここでは、第2、第3実施形態と同様に、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに複数の微小ディンプルDが渦巻方向Sに沿って複数列(例えば3列)の帯状に形成されており、中間区間212mid,232midの単位面積あたりの微小ディンプルDの陥没面積の割合が、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって大きくなっている。具体的には、微小ディンプルDの1個あたりの面積(直径)が、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって徐々に大きくなっている。例えば、内周側の端部における微小ディンプルDの直径は0.03mm〜0.05mm程度、外周側の端部における直径は0.08mm〜0.10mm程度である。この幅寸法は適宜設定できる。
図11は、潤滑油保持凹部の第5実施形態を示す図である。
ここでは、第2〜第4実施形態と同様に、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに複数の微小ディンプルDが渦巻方向Sに沿う複数列(例えば4列)の帯状に形成されており、中間区間212mid,232midの単位面積あたりの微小ディンプルDの陥没面積の割合が、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって大きくなっている。具体的には、微小ディンプルDの1個あたりの渦巻方向Sに沿う長さLが、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって徐々に長くなっている。本構成によれば、第2〜第4実施形態と同様な作用・効果が奏される。
図12は、潤滑油保持凹部の第6実施形態を示す図である。
ここでは、第1実施形態と同様な配置パターンで複数の微小ディンプルDが渦巻方向Sに沿って4列に配列されている。各列における微小ディンプルDの間隔は等間隔であり、各微小ディンプルDの直径は同一である。ただし、微小ディンプルDの深さが、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって深くなっている。例えば、渦巻方向Sの最も内周側の微小ディンプルDの深さが0.005mm程度とごく浅めに設定され、渦巻方向Sの最も外周側の微小ディンプルDの深さが0.05mm程度と深めに設定されている。
図13は、潤滑油保持凹部の第7実施形態を示す図である。
ここでは、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに、渦巻方向Sに沿って複数の微細溝Gが形成されている。各微細溝Gは、前述の微小ディンプルDと同様に、機械切削や硬質ボールの押し付け等の機械的な加工方法、エッチング等の化学的な加工方法、あるいはレーザー加工、放電加工等の電気的な加工方法によって形成される。微細溝Gの深さは全て同一かつ均等であり、例えばチップ隙間δmidの約5分の1程度、例えば0.01mm程度とされている。微細溝Gの幅は、チップ隙間δmidの約5分の1以下、例えば0.05mm程度である。
図14は、潤滑油保持凹部の第8実施形態を示す図である。
ここでは、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに、渦巻方向Sに沿って例えば3本の微細溝Gが形成されている。これら各微細溝Gの幅は、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって広くなっており、例えば、内周側の端部における幅が0.03mm〜0.05mm程度、外周側の端部における幅が0.08mm〜0.10mm程度である。この幅寸法は適宜設定できる。
図15は、潤滑油保持凹部の第9実施形態を示す図である。
ここでも、潤滑油保持凹部として、中間区間212mid,232midに、渦巻方向Sに沿って例えば3本の微細溝Gが形成されている。これら各微細溝Gの幅は終始一定であるが、その深さが、渦巻方向Sの内周側から外周側に向かって深くされている。例えば、渦巻方向Sの最も内周側における深さが0.005mm程度とごく浅めに設定され、渦巻方向Sの最も外周側における深さが0.05mm程度と深めに設定されている。
図16は、潤滑油保持凹部の第10実施形態を示す図である。
ここでは、固定スクロール部材21の中間段211midと、旋回スクロール部材23の中間段231midとに、潤滑油保持凹部としての微小ディンプルDまたは微細溝Gが形成されている。この微小ディンプルDまたは微細溝Gは、中間段211mid,231midの全域に亘って形成されている訳ではなく、固定渦巻ラップ212および旋回渦巻ラップ232の近傍となる外縁部には形成されていない。これにより、固定渦巻ラップ212および旋回渦巻ラップ232に干渉されることなく容易に微小ディンプルDまたは微細溝Gを形成することができる。
図17は、潤滑油保持凹部の第11実施形態を示す図である。
この図17に示すように、固定スクロール部材21および旋回スクロール部材23の中心軸線CLが鉛直方向に沿う縦型のスクロール圧縮機の場合は、潤滑油保持凹部である微小ディンプルDまたは微細溝Gを、重力方向下側の面に位置させるのが好ましい。
図18は、潤滑油保持凹部の第12実施形態を示す図である。
ここでは、上記の各実施形態で説明したように、固定スクロール部材21の中間区間212mid(あるいは中間段211mid)と、旋回スクロール部材23の中間区間232mid(あるいは中間段231mid)に形成された潤滑油保持凹部としての微小ディンプルDまたは微細溝Gの上にコーティング層50が形成されている。
図19は、潤滑油保持凹部の参考実施形態を示す図である。
ここでは、固定スクロール部材21の中間区間212midおよびこれに対向する旋回スクロール部材23の中間段231midの少なくとも一方と、固定スクロール部材21の中間段211midおよびこれに対向する旋回スクロール部材23の中間区間232midの少なくとも一方に、複数の微小孔51aが開いた硬質被膜51がコーティングされ、この硬質被膜51の微小孔51aが、第1〜第6実施形態で説明した微小ディンプルDと同様な作用・効果を奏する潤滑油保持凹部として機能する。硬質被膜51の材質としてはDLCが好ましいが、他の種の硬質被膜としてもよい。
また、上記実施形態では、電動機12によって圧縮機構11を駆動する電動スクロール圧縮機について説明したが、電動機12によらず、エンジン等の外部動力によって圧縮機構12を駆動するスクロール圧縮機についても本発明を適用することができる。
11 圧縮機構
12 電動機
21 固定スクロール部材
211 固定端板
211a ベース面
211out 外周段
211mid 中間段
211in 内周段
212 固定渦巻ラップ
212a 先端面
212out 外周側区間
212mid 中間区間
212in 内周側区間
23 旋回スクロール部材
231 旋回端板
231a ベース面
231out 外周段
231mid 中間段
231in 内周段
232 旋回渦巻ラップ
232a 先端面
232out 外周側区間
232mid 中間区間
232in 内周側区間
43 圧縮空間
45 チップシール
50 コーティング被膜(硬質被膜、固体潤滑被膜)
51 微小孔が開いた硬質被膜
51a 微小孔(潤滑油保持凹部)
CL 固定渦巻ラップおよび旋回渦巻ラップの中心軸線
D 微小ディンプル(潤滑油保持凹部)
G 微細溝(潤滑油保持凹部)
S 渦巻方向
W 固定渦巻ラップおよび旋回渦巻ラップの厚み幅
W1,W2 潤滑油保持凹部の非形成領域の径方向寸法
Claims (9)
- 固定端板のベース面に固定渦巻ラップが形成された固定スクロール部材と、旋回端板のベース面に旋回渦巻ラップが形成された旋回スクロール部材とが互いに対向して噛み合わされ、
前記固定端板および前記旋回端板の前記ベース面は、その高さが前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向に沿って外周側から内周側に向かってステップ状に高くなるように、外周段と、少なくとも1つの中間段と、内周段とを有し、
前記固定渦巻ラップと前記旋回渦巻ラップの先端面には、相対する前記外周段と前記中間段と前記内周段の高さに合わせて高さがステップ状に変化する外周側区間と中間区間と内周側区間とが形成されたスクロール圧縮機において、
前記中間段または前記中間区間の少なくとも一方に、前記固定スクロール部材と前記旋回スクロール部材との間に供給される潤滑油を保持する潤滑油保持凹部が形成され、
前記中間段または前記中間区間の、単位面積あたりの前記潤滑油保持凹部の陥没面積の割合が、前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向の内周側から外周側に向かって大きくなっていることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 固定端板のベース面に固定渦巻ラップが形成された固定スクロール部材と、旋回端板のベース面に旋回渦巻ラップが形成された旋回スクロール部材とが互いに対向して噛み合わされ、
前記固定端板および前記旋回端板の前記ベース面は、その高さが前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向に沿って外周側から内周側に向かってステップ状に高くなるように、外周段と、少なくとも1つの中間段と、内周段とを有し、
前記固定渦巻ラップと前記旋回渦巻ラップの先端面には、相対する前記外周段と前記中間段と前記内周段の高さに合わせて高さがステップ状に変化する外周側区間と中間区間と内周側区間とが形成されたスクロール圧縮機において、
前記中間段または前記中間区間の少なくとも一方に、前記固定スクロール部材と前記旋回スクロール部材との間に供給される潤滑油を保持する潤滑油保持凹部が形成され、
前記潤滑油保持凹部の深さが、前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向の内周側から外周側に向かって深くなっていることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 前記潤滑油保持凹部は、前記中間段または前記中間区間に形成された複数の微小ディンプルであることを特徴とする請求項1または2に記載のスクロール圧縮機。
- 前記潤滑油保持凹部は、前記中間段または前記中間区間に形成された少なくとも1本の微細溝であることを特徴とする請求項1または2に記載のスクロール圧縮機。
- 前記微小ディンプルの列の長手方向、または前記微細溝の長手方向は、前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの渦巻方向に沿っていることを特徴とする請求項3または4に記載のスクロール圧縮機。
- 前記中間段に形成された前記潤滑油保持凹部は、その非形成領域の径方向寸法が、前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの厚み幅より小さい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。
- 前記固定渦巻ラップおよび前記旋回渦巻ラップの中心軸線が鉛直方向に沿う縦型のスクロール圧縮機の場合は、前記潤滑油保持凹部が、重力方向下側に位置する前記中間段または前記中間区間の少なくとも一方に形成されている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。
- 前記潤滑油保持凹部の上に硬質被膜のコーティング層が形成されている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。
- 前記潤滑油保持凹部の上に固体潤滑被膜のコーティング層が形成されている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。
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