WO2022009768A1 - 摺動部品 - Google Patents

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WO2022009768A1
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pressure groove
pressure
low
sliding
groove
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啓志 鈴木
雄一郎 徳永
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イーグル工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sliding component used in a rotating machine including an eccentric mechanism.
  • Machines with rotary drive used in various industrial fields include not only rotary machines that rotate while the central axis is held in place, but also rotary machines that rotate with eccentricity.
  • One of the rotating machines that rotates with eccentricity is a scroll compressor, etc.
  • This type of compressor has a fixed scroll with a spiral wrap on the surface of the end plate, and a spiral wrap on the surface of the end plate. It is equipped with a scroll compression mechanism consisting of a movable scroll, an eccentric mechanism that rotates the rotation axis eccentrically, etc., and by rotating the movable scroll relative to the fixed scroll with eccentric rotation, both scrolls can be used. It is a mechanism that pressurizes the fluid supplied from the low pressure chamber on the outer diameter side and discharges the high pressure fluid from the discharge hole formed in the center of the fixed scroll.
  • the scroll compressor shown in Patent Document 1 includes a thrust plate that slides relative to the movable scroll on the back side of the movable scroll, and is compressed by a scroll compression mechanism in a back pressure chamber formed on the back side of the thrust plate.
  • the present invention has been made focusing on such a problem, and an object of the present invention is to provide a sliding component capable of stably reducing the frictional resistance of a sliding surface accompanied by eccentric rotation.
  • the sliding parts of the present invention are It is a sliding component that has an annular shape with high-pressure and low-pressure fluids facing inside and outside, and has a sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation.
  • the sliding surface is provided with a plurality of high-pressure grooves that open in a space where a high-pressure fluid exists and a low-pressure groove that opens in a space where a low-pressure fluid exists, respectively, in the circumferential direction.
  • the fluid existing in the space inside and outside the sliding component is used to be provided in one of the high-pressure grooves and in the circumferential direction. Dynamic pressure is generated in the low-pressure groove, and the sliding surfaces are slightly separated from each other to form a fluid film. As a result, the lubricity during sliding is improved, and the frictional resistance of the sliding surface can be stably reduced.
  • the low-pressure groove may have a larger area in the direction parallel to the sliding surface than the high-pressure groove. According to this, it is easy to balance the dynamic pressure generated in the low pressure groove and the dynamic pressure generated in the high pressure groove according to the direction of the relative movement of the high pressure groove and the low pressure groove due to the eccentric rotation. Therefore, the sliding parts are suppressed from vibrating and tilting due to the generation of dynamic pressure.
  • the high-pressure groove and the low-pressure groove may be arranged alternately inside and outside. According to this, dynamic pressure is generated in either the high-pressure groove or the low-pressure groove alternately arranged inside and outside regardless of the direction of the relative movement of the high-pressure groove and the low-pressure groove due to the eccentric rotation. The dynamic pressure generated over the circumferential direction is well-balanced.
  • the high-pressure groove and the low-pressure groove may be equally arranged in the circumferential direction. According to this, the sliding surfaces can be separated from each other substantially evenly in the circumferential direction by the dynamic pressure generated in the high pressure groove and the low pressure groove respectively.
  • the high-pressure groove and the low-pressure groove may have a shape formed from a part of a circle. According to this, stable dynamic pressure can be generated along the arcuate wall surface of the high pressure groove and the low pressure groove according to the relative movement direction of the high pressure groove and the low pressure groove due to the eccentric rotation.
  • the space in which the low-pressure fluid exists may be a space on the outer diameter side of the sliding surface. According to this, since the low pressure groove is formed on the outer diameter side of the sliding surface, it is easy to secure a large area in the direction parallel to the opening of the low pressure groove and the sliding surface.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the scroll compressor to which the side seal as the sliding component of Example 1 which concerns on this invention is applied. It is a figure which shows the sliding surface of the side seal of Example 1 of this invention. It is a partially enlarged view which shows the high pressure groove and the low pressure groove in a sliding surface. It is a figure which shows the relative sliding of the sliding surface of the side seal of Example 1 of this invention, and the sliding surface of a thrust plate. With (a) as the starting position, (b) is 90 degrees, (c) is 180 degrees, and (d) is the sliding surface of the side seal that slides relative to each other when the rotation axis rotates eccentrically up to 270 degrees. The positional relationship with the sliding surface of the thrust plate is shown. FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the distribution of pressure generated in a plurality of grooves due to the relative movement of the grooves due to the eccentric rotation of the rotating shaft on the sliding surface of the side seal shown in FIG. 4 (a). It is a figure which shows the distribution of the pressure generated in a plurality of grooves by the relative movement of a groove with the eccentric rotation of a rotation shaft on the sliding surface of the side seal shown in FIG. 4 (b).
  • FIG. 3 is a diagram showing the distribution of pressure generated in a plurality of grooves due to the relative movement of the grooves due to the eccentric rotation of the rotating shaft on the sliding surface of the side seal shown in FIG. 4 (c).
  • FIG. 4 is a diagram showing the distribution of pressure generated in a plurality of grooves due to the relative movement of the grooves due to the eccentric rotation of the rotating shaft on the sliding surface of the side seal shown in FIG. 4 (d). It is a figure which shows the sliding surface of the side seal of Example 2 which concerns on this invention. It is a figure which shows the sliding surface of the side seal of Example 3 which concerns on this invention. It is a figure which shows the sliding surface of the side seal of Example 4 which concerns on this invention.
  • the sliding component of the present invention is applied to a rotating machine including an eccentric mechanism, for example, a scroll compressor C that sucks, compresses, and discharges a refrigerant as a fluid used in an air conditioning system of an automobile or the like.
  • the refrigerant is a gas, and a mist-like lubricating oil is mixed therewith.
  • the scroll compressor C As shown in FIG. 1, the scroll compressor C is driven by a housing 1, a rotary shaft 2, an inner casing 3, a scroll compression mechanism 4, a side seal 7 as a sliding component, and a thrust plate 8. It is mainly composed of a motor M and.
  • the housing 1 is composed of a cylindrical casing 11 and a cover 12 that closes one opening of the casing 11.
  • a low pressure chamber 20, a high pressure chamber 30, and a back pressure chamber 50 are formed inside the casing 11.
  • a low-pressure refrigerant is supplied to the low-pressure chamber 20 from a refrigerant circuit (not shown) through a suction port 10.
  • a high-pressure refrigerant compressed by the scroll compression mechanism 4 is discharged to the high-pressure chamber 30.
  • a part of the refrigerant compressed by the scroll compression mechanism 4 is supplied to the back pressure chamber 50 together with the lubricating oil.
  • the back pressure chamber 50 is formed inside the cylindrical inner casing 3 housed inside the casing 11.
  • the cover 12 is formed with a discharge communication passage 13.
  • the discharge communication passage 13 communicates a refrigerant circuit (not shown) with the high pressure chamber 30.
  • the cover 12 is formed with a part of the back pressure communication passage 14 connecting the high pressure chamber 30 and the back pressure chamber 50, which is branched from the discharge communication passage 13.
  • the discharge communication passage 13 is provided with an oil separator 6 that separates the lubricating oil from the refrigerant.
  • the inner casing 3 is fixed in a state where one end thereof is in contact with the end plate 41a of the fixed scroll 41 constituting the scroll compression mechanism 4. Further, a suction communication passage 15 penetrating in the radial direction is formed at one end of the inner casing 3. That is, the low pressure chamber 20 is formed from the outside of the inner casing 3 to the inside of the inner casing 3 via the suction communication passage 15. The refrigerant supplied to the inside of the inner casing 3 through the suction communication passage 15 is sucked into the scroll compression mechanism 4.
  • the scroll compression mechanism 4 is mainly composed of a fixed scroll 41 and a movable scroll 42.
  • the fixed scroll 41 is fixed to the cover 12 in a substantially sealed shape.
  • the movable scroll 42 is housed inside the inner casing 3.
  • the fixed scroll 41 is made of metal and has a spiral wrap 41b.
  • the spiral wrap 41b is projected from the surface of the disk-shaped end plate 41a, that is, one end surface of the end plate 41a.
  • the fixed scroll 41 is formed with a recess 41c that is recessed on the back surface of the end plate 41a, that is, on the inner diameter side of the other end surface of the end plate 41a.
  • the high pressure chamber 30 is defined from the recess 41c and the end surface of the cover 12.
  • the movable scroll 42 is made of metal and has a spiral wrap 42b.
  • the spiral wrap 42b is projected from the surface of the disk-shaped end plate 42a, that is, one end surface of the end plate 42a.
  • the movable scroll 42 is formed with a boss 42c protruding from the back surface of the end plate 42a, that is, the center of the other end surface of the end plate 42a.
  • An eccentric portion 2a formed at one end of the rotating shaft 2 is fitted into the boss 42c so as to be relatively rotatable.
  • an eccentric mechanism for eccentric rotation of the rotary shaft 2 is configured by an eccentric portion 2a of the rotary shaft 2 and a counterweight portion 2b protruding in the outer diameter direction from one end of the rotary shaft 2. Has been done.
  • the side seal 7 as a sliding component in this embodiment will be described.
  • the side seal 7 is made of resin and has a rectangular cross section and an annular shape in the axial direction. Further, the side seal 7 is fixed to the back surface of the end plate 42a of the movable scroll 42 (see FIG. 1). In addition, in FIGS. 2 and 3, the sliding surface 7a of the side seal 7 is shown.
  • a sliding surface 7a that abuts on the sliding surface 8a of the thrust plate 8 is formed on one side surface of the side seal 7.
  • the sliding surface 7a of the side seal 7 is composed of a land 79, a plurality of high-pressure grooves 71, and a plurality of low-pressure grooves 72.
  • the high-pressure groove 71 is formed by opening into a back pressure chamber 50 (see FIG. 1), which is a space recessed from the flat surface 79a of the land 79 and in which a high-pressure fluid exists on the inner diameter side thereof.
  • the low pressure groove 72 is formed by opening into a low pressure chamber 20 (see FIG. 1), which is a space recessed from the flat surface 79a of the land 79 and in which a low pressure fluid exists on the outer diameter side of the sliding surface 7a. ing.
  • the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 are arranged alternately inside and outside in the circumferential direction of the sliding surface 7a and are arranged substantially equally.
  • the high-pressure groove 71 is formed in a substantially semicircular shape having a center P1 at the innermost inner diameter of the sliding surface 7a.
  • the low pressure groove 72 is formed in a substantially semicircular shape having a center P2 at the outermost diameter of the sliding surface 7a.
  • the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 are formed from a part of a circle in a direction parallel to the sliding surface 7a, that is, in an axial view.
  • the high pressure groove 71 is formed from a wall surface 71a and a bottom surface 71b.
  • the wall surface 71a extends substantially orthogonal to the surface 79a of the land 79, has a constant radius of curvature, and is continuously formed in a substantially semicircular arc shape.
  • the bottom surface 71b extends substantially perpendicular to the end of the wall surface 71a and substantially parallel to the surface 79a of the land 79, and is formed in a planar shape.
  • the high-pressure grooves 71 have the same size, but the sizes may be different.
  • the low pressure groove 72 is formed from a wall surface 72a and a bottom surface 72b.
  • the wall surface 72a extends substantially orthogonal to the surface 79a of the land 79, has a constant radius of curvature, and is continuously formed in a substantially semicircular arc shape.
  • the bottom surface 72b extends substantially perpendicular to the end of the wall surface 72a and substantially parallel to the surface 79a of the land 79, and is formed in a planar shape.
  • the low pressure grooves 72 have the same size, but the sizes may be different.
  • the bottom surface 71b of the high pressure groove 71 and the bottom surface 72b of the low pressure groove 72 are not limited to those formed in a plane extending substantially parallel to the sliding surface 7a, and may be formed as, for example, an inclined surface or a curved surface.
  • the depth dimension of the high pressure groove 71 which is the dimension from the surface 79a of the land 79 to the bottom surface 71b of the high pressure groove 71 and the depth of the low pressure groove 72 which is the dimension from the surface 79a of the land 79 to the bottom surface 72b of the low pressure groove 72.
  • the vertical dimensions are substantially the same, and are formed to a depth at which dynamic pressure that separates the sliding surfaces 7a and 8a from each other as the thrust plate 8 slides relative to the sliding surface 8a can be generated.
  • the depth dimensions of the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 are not limited to those formed to be substantially the same.
  • the low pressure groove 72 is formed to have a larger area in the direction parallel to the sliding surface 7a (that is, an axial viewing area) than the high pressure groove 71.
  • the radius R2 of the low pressure groove 72 which is the dimension from the center P2 to the wall surface 72a in the low pressure groove 72, is longer than the radius R1 of the high pressure groove 71, which is the dimension from the center P1 to the wall surface 71a in the high pressure groove 71 (R1). It is ⁇ R2).
  • the circumferential dimension L2 of the low pressure groove 72 is longer (L2> L4) than the circumferential dimension L4 of the land portion between the adjacent low pressure grooves 72. That is, a plurality of low pressure grooves 72 are densely formed along the circumferential direction of the sliding surface 7a, and the opening area of the low pressure groove 72 into which the fluid flows from the space on the outer diameter side of the sliding surface 7a becomes large. There is.
  • the wall surface 72a extends to a position on the inner diameter side of the center of the sliding surface 7a in the radial direction. As a result, the capacity for holding the fluid in the low pressure groove 72 is increased.
  • the circumferential dimension L2 of the low pressure groove 72 is shorter (L2 ⁇ L3) than the circumferential dimension L3 of the land portion between the adjacent high pressure grooves 71, and the circumferential dimension L1 of the high pressure groove 71 is The land portion between the adjacent low-voltage grooves 72 is shorter than the circumferential dimension L4 (L1 ⁇ L4).
  • the thrust plate 8 is made of metal and has an annular shape.
  • a seal ring 43 is fixed to one end surface of the thrust plate 8. Further, the seal ring 43 is in contact with the inner side surface of the inner casing 3.
  • the thrust plate 8 functions as a thrust bearing that receives an axial load of the movable scroll 42 via the side seal 7.
  • the side seal 7 and the seal ring 43 partition the low pressure chamber 20 formed on the outer diameter side of the movable scroll 42 and the back pressure chamber 50 formed on the back side of the movable scroll 42 inside the inner casing 3. is doing.
  • the back pressure chamber 50 is a closed section formed between the inner casing 3 and the rotating shaft 2.
  • the seal ring 44 is fixed to the inner circumference of the through hole 3a provided in the center of the other end of the inner casing 3 and is slidably in contact with the rotating shaft 2 inserted through the through hole 3a in a sealed manner.
  • the back pressure communication passage 14 that connects the high pressure chamber 30 and the back pressure chamber 50 is formed over the cover 12, the fixed scroll 41, and the inner casing 3.
  • the back pressure communication passage 14 is provided with an orifice (not shown) so that the refrigerant of the high pressure chamber 30 whose pressure reduction is adjusted by the orifice is supplied to the back pressure chamber 50 together with the lubricating oil separated by the oil separator 6. It has become.
  • the pressure in the back pressure chamber 50 is adjusted to be higher than the pressure in the low pressure chamber 20.
  • the inner casing 3 is formed with a pressure relief hole 16 that penetrates in the radial direction and communicates the low pressure chamber 20 and the back pressure chamber 50.
  • a pressure adjusting valve 45 is provided in the pressure release hole 16. The pressure adjusting valve 45 is opened when the pressure in the back pressure chamber 50 exceeds a set value.
  • the boss 42c of the movable scroll 42 is inserted through the through hole 8b in the center of the thrust plate 8.
  • the through hole 8b is formed to have a diameter that allows eccentric rotation by the eccentric portion 2a of the rotating shaft 2 that is inserted into the boss 42c. That is, the sliding surface 7a of the side seal 7 can slide relative to the sliding surface 8a of the thrust plate 8 by the eccentric rotation of the rotating shaft 2 (see FIG. 4).
  • FIGS. 4 (a) to 4 (d) show FIG. 4 (a) indicated by a black arrow among the rotation loci of the boss 42c when viewed from the fixed scroll 41 side (see FIG. 1).
  • the boss 42c is rotated by 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively.
  • the sliding region between the sliding surface 7a of the side seal 7 and the sliding surface 8a of the thrust plate 8 is schematically shown by dots.
  • the rotating shaft 2 only the eccentric portion 2a inserted into the boss 42c is shown, and the counterweight portion 2b and the like constituting the eccentric mechanism are not shown.
  • the side seal 7 is a sliding component having a sliding surface 7a that slides relative to the sliding surface 8a of the thrust plate 8 with eccentric rotation.
  • FIGS. 5 to 8 A fluid containing a refrigerant, lubricating oil, and the like flows into the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 even when the rotation is stopped.
  • FIGS. 5 to 8 the side seals 7 when viewed from the drive motor M side (see FIG. 1) are shown, respectively, and the circles shown on the wall surface 71a of the high pressure groove 71 and the wall surface 72a of the low pressure groove 72 are shown. The mark indicates the place where the pressure is highest in each high pressure groove 71 and each low pressure groove 72.
  • the fluid in the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 is on the side. It receives a shearing force in a direction substantially opposite to the moving direction of the seal 7 and moves in that direction.
  • the pressure of the fluid is increased on the wall surface 71a of the high pressure groove 71 and the wall surface 72a of the low pressure groove 72, and a positive dynamic pressure is generated.
  • the dynamic pressure of positive pressure may be simply described as dynamic pressure.
  • the sliding surfaces 7a and 8a are slightly separated from each other, and a fluid film is formed by the fluid flowing between the sliding surfaces 7a and 8a. As a result, the lubricity between the sliding surfaces 7a and 8a is improved, so that the frictional resistance between the sliding surfaces 7a and 8a is reduced.
  • each high pressure groove 71 formed in a range of about 180 degrees on the inner diameter side of the sliding surface 7a from the right side of the paper surface to the upper side of the paper surface, and the sliding surface 7a is generated from the left side of the paper surface to the lower side of the paper surface.
  • Dynamic pressure is generated in each low pressure groove 72 formed in the range of about 180 degrees on the outer diameter side of the above.
  • each high pressure groove 71 formed in a range of about 180 degrees on the inner diameter side of the sliding surface 7a from the upper side of the paper surface to the left side of the paper surface, and the sliding surface 7a is generated from the lower side of the paper surface to the right side of the paper surface.
  • Dynamic pressure is generated in each low pressure groove 72 formed in the range of about 180 degrees on the outer diameter side of the above.
  • each high pressure groove 71 formed in a range of about 180 degrees on the inner diameter side of the sliding surface 7a from the left side of the paper surface to the lower side of the paper surface, and the sliding surface 7a is generated from the right side of the paper surface to the upper side of the paper surface.
  • Dynamic pressure is generated in each low pressure groove 72 formed in the range of about 180 degrees on the outer diameter side of the above.
  • each high pressure groove 71 formed in a range of about 180 degrees on the inner diameter side of the sliding surface 7a from the lower side of the paper surface to the right side of the paper surface, and the sliding surface 7a is generated from the upper side of the paper surface to the left side of the paper surface.
  • Dynamic pressure is generated in each low pressure groove 72 formed in the range of about 180 degrees on the outer diameter side of the above.
  • the side seal 7 in which the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 are formed on the sliding surface 7a has a narrower radial width than the relative sliding thrust plate 8 (see FIGS. 1 and 4). .. According to this, between the sliding surfaces 7a and 8a that slide relative to each other with eccentric rotation, the entire sliding surface 7a of the side seal 7 is always in the sliding region with the sliding surface 8a of the thrust plate 8 (FIG. 4). As a result, the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 can surely generate dynamic pressure.
  • the wall surfaces 71a and 72a are formed in a substantially semi-arc shape in the axial direction, in each high-pressure groove 71 and each low-pressure groove 72, depending on the rotation angle of the boss 42c.
  • the pressure points generated on the wall surfaces 71a and 72a gradually move along the wall surfaces 71a and 72a within a range of about 180 degrees (see FIGS. 5 to 8).
  • the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 have substantially semicircular arc-shaped wall surfaces 71a and 72a continuous with the same radius of curvature, they are generated in each of the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 regardless of the eccentric rotation angle. The pressure to be applied is almost the same. As a result, the dynamic pressure generated in the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 between the sliding surfaces 7a and 8a is unlikely to change suddenly, and the generated dynamic pressure is stable.
  • the low pressure groove 72 is formed to have a larger axial viewing area than the high pressure groove 71, and the pressure generated in the high pressure groove 71 and the pressure generated in the low pressure groove 72 are substantially the same. It is balanced so that it becomes.
  • the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 are arranged alternately inside and outside in the circumferential direction of the sliding surface 7a and are arranged substantially equally. Therefore, dynamic pressure is generated in each high-pressure groove 71 formed in a range of about 180 degrees on the inner diameter side of the sliding surface 7a according to the relative movement direction of the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 due to the eccentric rotation. At the same time, dynamic pressure is generated in each low pressure groove 72 formed in a range of about 180 degrees deviated by half in the circumferential direction on the outer diameter side of the sliding surface 7a from the relevant range (see FIGS. 5 to 8). That is, substantially the same dynamic pressure is generated in the circumferential direction by each high pressure groove 71 and each low pressure groove 72 between the sliding surfaces 7a and 8a.
  • the side seal 7 is provided in the circumferential direction by utilizing the fluid existing in the space inside and outside the side seal 7 according to the direction of the relative movement of the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 due to the eccentric rotation.
  • the sliding surfaces 7a and 8a are slightly separated from each other to form a fluid film, thereby lubricating the sliding surfaces 7a and 8a. Since the property can be improved, the frictional resistance of the sliding surfaces 7a and 8a can be stably reduced.
  • the low pressure groove 72 is formed to have a larger axial viewing area than the high pressure groove 71, the dynamic pressure generated in the low pressure groove 72 according to the direction of the relative movement of the sliding surface 7a due to the eccentric rotation. Since the dynamic pressure generated in the high-pressure groove 71 can be balanced so as to be substantially the same, the sliding surfaces 7a and 8a can be separated from each other substantially evenly in the circumferential direction, and the dynamic pressure is generated. Vibration, tilt, and the like of the side seal 7 can be suppressed.
  • the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 are arranged alternately inside and outside on the sliding surface 7a, so that the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 are arranged inside and outside the high-pressure groove 71 regardless of the relative movement direction of the high-pressure groove 71 and the low-pressure groove 72 due to the eccentric rotation. Since the dynamic pressure is generated in any of the low pressure grooves 72, the dynamic pressure generated in the circumferential direction of the sliding surface 7a is well balanced. Further, since the formed regions of the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 on the sliding surface 7a are unlikely to interfere with each other, the high pressure groove 71 and the low pressure groove 72 can be effectively formed on the sliding surface 7a.
  • the high pressure groove 171 and the low pressure groove 172 are formed in a substantially rectangular shape.
  • the high-pressure groove 171 is formed of a wall surface 171a, side wall surfaces 171c and 171d, and a bottom surface 171b.
  • the wall surface 171a extends substantially orthogonal to the surface 179a of the land 179 and extends linearly in the circumferential direction.
  • the side wall surfaces 171c and 171d extend substantially orthogonal to the surface 179a of the land 179 and extend linearly in the radial direction.
  • the bottom surface 171b is substantially orthogonal to the ends of the wall surface 171a and the side wall surfaces 171c and 171d, respectively, and extends substantially parallel to the surface 179a of the land 179 to form a flat surface.
  • the low pressure groove 172 is formed of a wall surface 172a, side wall surfaces 172c and 172d, and a bottom surface 172b.
  • the wall surface 172a extends substantially orthogonal to the surface 179a of the land 179 and extends linearly in the circumferential direction.
  • the side wall surfaces 172c and 172d extend substantially orthogonal to the surface 179a of the land 179 and extend linearly in the radial direction.
  • the bottom surface 172b is substantially orthogonal to the ends of the wall surface 172a and the side wall surfaces 172c and 172d, respectively, and extends substantially parallel to the surface 179a of the land 179 to form a flat surface.
  • the radial dimension L14 of the low pressure groove 172 is longer (L13 ⁇ L14) than the radial dimension L13 of the high pressure groove 171. That is, the low-pressure groove 172 is formed to have a larger axial viewing area than the high-pressure groove 171.
  • the low pressure groove 172 extends to a position on the inner diameter side of the center of the sliding surface 107a in the radial direction. As a result, the capacity for holding the fluid in the low pressure groove 172 is increased.
  • the fluid in the high pressure groove 171 and the low pressure groove 172 is the wall surface 171a and the side wall surfaces 171c, 171d constituting the high pressure groove 171. It concentrates on the corner portion formed by either one of the above, the wall surface 172a constituting the low pressure groove 172, and the corner portion formed by any one of the side wall surfaces 172c and 172d. Therefore, high dynamic pressure is generated in the high pressure groove 171 and the low pressure groove 172.
  • the high pressure groove 271 and the low pressure groove 272 are formed in a substantially rectangular shape.
  • the circumferential dimension L22 of the low pressure groove 272 is longer (L21 ⁇ L22) than the circumferential dimension L21 of the high pressure groove 271. As a result, the opening area of the low pressure groove 172 into which the fluid flows from the space on the outer diameter side of the sliding surface 207a is increased.
  • the high pressure groove 271 extends to a position on the outer diameter side of the center of the sliding surface 207a in the radial direction
  • the low pressure groove 272 extends to a position on the inner diameter side of the center of the sliding surface 207a in the radial direction. .. That is, the high-pressure groove 271 and the low-pressure groove 272 are formed so that most of them overlap in the circumferential direction.
  • the fluid flowing out from the high-pressure groove 271 or low-pressure groove 272 upstream in the circumferential direction due to the generation of dynamic pressure between the sliding surfaces 207a and 8a flows into the adjacent high-pressure groove 271 or low-pressure groove 272 on the downstream side at that time. It is easy to flow in. Not only is it easy for a fluid film to be formed by the fluid over the circumferential direction between the sliding surfaces 207a and 8a, but also the fluid on the land 279 is likely to be supplied into the high pressure groove 271 or the low pressure groove 272.
  • the high-pressure groove 371 and the low-pressure groove 372 are formed in a substantially isosceles trapezoidal shape, and the low-pressure groove 372 has a larger axial viewing area than the high-pressure groove 371.
  • the high-pressure groove 371 and the low-pressure groove 372 are each formed in a substantially isosceles trapezoidal shape having the largest circumferential dimension in the inner and outer openings. As a result, a large axial viewing area of the land portion between the high-pressure groove 371 and the low-pressure groove 372 adjacent to each other in the circumferential direction is secured.
  • the fluid flowing out from the high-pressure groove 371 or the low-pressure groove 372 between the sliding surfaces 307a and 8a due to the generation of dynamic pressure tends to stay in the land portion. Therefore, it is possible to improve the sealing property while ensuring the lubricity between the sliding surfaces 307a and 8a during sliding.
  • the present invention is not limited to this, and any rotary machine including an eccentric mechanism, for example. It may be applied to a scroll expansion compressor or the like equipped with an expander and a compressor integrally.
  • the fluid existing in the space inside and outside the sliding surface of the sliding component may be a gas, a liquid, or a mixed state of a gas and a liquid, respectively.
  • the high-pressure groove 71 has been described as being formed in a circular shape having a center P1 at the innermost inner diameter of the sliding surface 7a, and the wall surface 71a is formed in a substantially semi-arc shape, but the present invention is not limited to this.
  • the high-pressure groove may be any as long as the wall surface is continuous in an arc shape.
  • the high-pressure groove may be formed in a semi-elliptical shape and the wall surface may be in an arc shape. The same applies to the low pressure groove 72.
  • the low-pressure groove is described as having a larger axial viewing area than the high-pressure groove, but the low-pressure groove is not limited to this, and the low-pressure groove has the same axial viewing area as the high-pressure groove. It may be present, or the axial viewing area may be smaller than that of the high-pressure groove.
  • a balance is achieved so that substantially the same dynamic pressure is generated in a range of 360 degrees in the circumferential direction between the sliding surfaces. You may.
  • the sliding component of the present invention has a sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation, it is not limited to an environment where there is a pressure difference between the inside and outside of the sliding surface, and the inside and outside of the sliding surface. It may be used in an environment where the pressures are substantially the same. Further, the sliding component of the present invention does not need to function as a seal, and may be any as long as it can stably reduce the frictional resistance of the sliding surface.
  • the side seal having the sliding surface that slides relative to each other is described as being made of resin and the thrust plate is made of metal, but the material of the sliding parts can be freely selected according to the usage environment and the like. You can do it.
  • the present invention is not limited to this, and sliding having a sliding surface that slides relative to each other with eccentric rotation.
  • a groove may be formed in the sliding region (see FIG. 4) of the sliding surface of the thrust plate which is a component. Further, a groove may be formed on both the sliding surface of the side seal and the sliding surface of the thrust plate.
  • a groove may be formed on a sliding surface that includes only one of the thrust plates and slides relative to each other with eccentric rotation.
  • a groove may be formed on either or both of the sliding surface of the thrust plate as a sliding component and the back surface of the end plate of the movable scroll.
  • a groove may be formed on the sliding surface of the side seal as a sliding component. In this case, the side seal abuts on the inner peripheral surface of the inner casing and also functions as a thrust bearing that receives an axial load of the movable scroll.
  • the movable scroll does not have a side seal and a thrust plate, and the back surface of the end plate of the movable scroll abuts on the inner peripheral surface of the inner casing and functions as a thrust bearing that receives an axial load of the movable scroll, the movable scroll A groove may be formed on the sliding surface formed on the back surface of the end plate.
  • the side seal has been described as having an axial viewing ring, but the present invention is not limited to this, and the side seal may be formed in the shape of an axial viewing disk.

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Abstract

偏心回転を伴う摺動面の摩擦抵抗を安定して低減することができる摺動部品を提供する。　内外に高圧と低圧の流体が面する円環形状を成し、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａを有する摺動部品７であって、摺動面７ａには、高圧の流体が存在する空間５０に開口する高圧溝７１と、低圧の流体が存在する空間２０に開口する低圧溝７２と、がそれぞれ周方向に複数設けられている。

Description

摺動部品
　本発明は、偏心機構を含む回転機械に用いられる摺動部品に関する。
　様々な産業分野で利用されている回転駆動を伴う機械は、中心軸が定位置に保持されたまま回動する回転機械だけではなく、中心軸が偏心を伴って回転する回転機械がある。偏心を伴って回転する回転機械の一つにスクロール圧縮機等があり、この種の圧縮機は、端板の表面に渦巻状のラップを備える固定スクロール、端板の表面に渦巻状のラップを備える可動スクロールからなるスクロール圧縮機構、回転軸を偏心回転させる偏心機構等を備え、可動スクロールを回転軸の回転により固定スクロールに対して偏心回転を伴わせながら相対摺動させることにより、両スクロールの外径側の低圧室から供給された流体を加圧し、固定スクロールの中央に形成される吐出孔から高圧の流体を吐出させる機構となっている。
　可動スクロールを固定スクロールに対して偏心回転を伴わせながら相対的に摺動させるメカニズムを利用したこれらスクロール圧縮機は、圧縮効率が高いだけではなく、低騒音であることから、例えば冷凍サイクル等多岐に利用されているが、両スクロール間の軸方向隙間からの流体漏れが発生するといった問題があった。特許文献１に示されるスクロール圧縮機は、可動スクロールの背面側において可動スクロールと相対摺動するスラストプレートを備え、このスラストプレートの背面側に形成される背圧室にスクロール圧縮機構により圧縮された冷媒の一部を供給し、可動スクロールを固定スクロールに向けて押圧することにより、冷媒の圧縮時において両スクロール間の軸方向隙間からの冷媒漏れを低減できるようになっている。
特開２０１６－６１２０８号公報（第５頁～第６頁、第１図）
　しかしながら、特許文献１に示されるスクロール圧縮機においては、スクロール圧縮機構により圧縮される冷媒の一部を利用しスラストプレートを介して可動スクロールを背面側から固定スクロールに向けて押圧させていることから、両スクロール間の軸方向隙間からの冷媒漏れを低減できるものの、両スクロール間、特に可動スクロールとスラストプレートとの偏心回転を伴う摺動面において、軸方向両側から押圧力が作用するため摩擦抵抗が大きくなり、可動スクロールの円滑な動作が阻害され圧縮効率を高められないといった問題があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、偏心回転を伴う摺動面の摩擦抵抗を安定して低減することができる摺動部品を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の摺動部品は、
　内外に高圧と低圧の流体が面する円環形状を成し、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有する摺動部品であって、
　前記摺動面には、高圧の流体が存在する空間に開口する高圧溝と、低圧の流体が存在する空間に開口する低圧溝と、がそれぞれ周方向に複数設けられている。
　これによれば、偏心回転に伴う高圧溝および低圧溝の相対移動の方向に応じて、摺動部品の内外の空間に存在する流体を利用して周方向に設けられるいずれかの高圧溝内および低圧溝内で動圧が発生し、摺動面同士がわずかに離間し流体膜が形成される。これにより摺動時における潤滑性が向上し、摺動面の摩擦抵抗を安定して低減することが可能となる。
　前記低圧溝は、前記高圧溝よりも前記摺動面と平行な方向の面積が大きくてもよい。
　これによれば、偏心回転に伴う高圧溝および低圧溝の相対移動の方向に応じて、低圧溝内で発生する動圧と、高圧溝内で発生する動圧とのバランスを取りやすい。そのため、摺動部品は動圧発生による振動や傾き等が抑制されている。
　前記高圧溝と前記低圧溝は、内外交互に配置されていてもよい。
　これによれば、偏心回転に伴う高圧溝および低圧溝の相対移動の方向によらず、内外交互に配置される高圧溝内および低圧溝内のいずれかで動圧が発生するため、摺動面の周方向に亘って発生する動圧のバランスがよい。
　前記高圧溝と前記低圧溝は、周方向にそれぞれ等配されていてもよい。
　これによれば、高圧溝内および低圧溝内でそれぞれ発生する動圧により、摺動面同士を周方向に略均等に離間させることができる。
　前記高圧溝と前記低圧溝は、円の一部から形成された形状でもよい。
　これによれば、偏心回転に伴う高圧溝および低圧溝の相対移動の方向に応じて、高圧溝と低圧溝の円弧形状の壁面に沿ってそれぞれ安定した動圧を発生させることができる。
　前記低圧の流体が存在する空間は、前記摺動面の外径側の空間であってもよい。
　これによれば、摺動面の外径側に低圧溝が形成されるため、低圧溝の開口や摺動面と平行な方向の面積を大きく確保しやすい。
本発明に係る実施例１の摺動部品としてのサイドシールが適用されるスクロール圧縮機を示す概略構成図である。 本発明の実施例１のサイドシールの摺動面を示す図である。 摺動面における高圧溝および低圧溝を示す一部拡大図である。 本発明の実施例１のサイドシールの摺動面とスラストプレートの摺動面との相対摺動を示す図である。尚、（ａ）を開始位置として、（ｂ）は９０度、（ｃ）は１８０度、（ｄ）は２７０度まで回転軸が偏心回転したときに相対摺動するサイドシールの摺動面とスラストプレートの摺動面との位置関係を示している。 図４（ａ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 図４（ｂ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 図４（ｃ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 図４（ｄ）に示されるサイドシールの摺動面において、回転軸の偏心回転に伴う溝の相対移動により複数の溝内に発生する圧力の分布を示す図である。 本発明に係る実施例２のサイドシールの摺動面を示す図である。 本発明に係る実施例３のサイドシールの摺動面を示す図である。 本発明に係る実施例４のサイドシールの摺動面を示す図である。
　本発明に係る摺動部品を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る摺動部品につき、図１から図８を参照して説明する。説明の便宜上、図面において、摺動部品の摺動面に形成される溝等にドットを付している。
　本発明の摺動部品は、偏心機構を含む回転機械、例えば自動車等の空調システムに用いられる流体としての冷媒を吸入、圧縮、吐出するスクロール圧縮機Ｃに適用される。尚、本実施例において、冷媒は気体であり、ミスト状の潤滑油が混合した状態となっている。
　先ず、スクロール圧縮機Ｃについて説明する。図１に示されるように、スクロール圧縮機Ｃは、ハウジング１と、回転軸２と、インナーケーシング３と、スクロール圧縮機構４と、摺動部品としてのサイドシール７と、スラストプレート８と、駆動モータＭと、から主に構成されている。
　ハウジング１は、円筒状のケーシング１１と、ケーシング１１の一方の開口を閉塞するカバー１２と、から構成されている。ケーシング１１の内部には、低圧室２０と、高圧室３０と、背圧室５０と、が形成されている。低圧室２０には、図示しない冷媒回路から吸入口１０を通して低圧の冷媒が供給されている。高圧室３０には、スクロール圧縮機構４により圧縮された高圧の冷媒が吐出されている。背圧室５０には、スクロール圧縮機構４により圧縮された冷媒の一部が潤滑油と共に供給されている。尚、背圧室５０は、ケーシング１１の内部に収容される円筒状のインナーケーシング３の内部に形成されている。
　カバー１２には、吐出連通路１３が形成されている。吐出連通路１３は、図示しない冷媒回路と高圧室３０とを連通している。また、カバー１２には、高圧室３０と背圧室５０とを連通する背圧連通路１４の一部が吐出連通路１３から分岐して形成されている。尚、吐出連通路１３には、冷媒から潤滑油を分離するオイルセパレータ６が設けられている。
　インナーケーシング３は、その一方の端をスクロール圧縮機構４を構成する固定スクロール４１の端板４１ａに当接させた状態で固定されている。また、インナーケーシング３の一方の端部には、径方向に貫通する吸入連通路１５が形成されている。すなわち、低圧室２０は、インナーケーシング３の外部から吸入連通路１５を介してインナーケーシング３の内部まで形成されている。吸入連通路１５を通ってインナーケーシング３の内部まで供給された冷媒は、スクロール圧縮機構４に吸入される。
　スクロール圧縮機構４は、固定スクロール４１と、可動スクロール４２と、から主に構成されている。固定スクロール４１は、カバー１２に対して略密封状に固定されている。可動スクロール４２は、インナーケーシング３の内部に収容されている。
　固定スクロール４１は、金属製であり、渦巻状のラップ４１ｂを備えている。渦巻状のラップ４１ｂは、円板状の端板４１ａの表面、すなわち端板４１ａの一方の端面から突設されている。また、固定スクロール４１には、端板４１ａの背面、すなわち端板４１ａの他方の端面の内径側に凹む凹部４１ｃが形成されている。この凹部４１ｃとカバー１２の端面とから高圧室３０が画成されている。
　可動スクロール４２は、金属製であり、渦巻状のラップ４２ｂを備えている。渦巻状のラップ４２ｂは、円板状の端板４２ａの表面、すなわち端板４２ａの一方の端面から突設されている。また、可動スクロール４２には、端板４２ａの背面、すなわち端板４２ａの他方の端面の中央から突出するボス４２ｃが形成されている。ボス４２ｃには、回転軸２の一方の端部に形成される偏心部２ａが相対回転可能に挿嵌される。尚、本実施例においては、回転軸２の偏心部２ａと、回転軸２の一方の端部から外径方向に突出するカウンタウエイト部２ｂとにより、回転軸２を偏心回転させる偏心機構が構成されている。
　回転軸２が駆動モータＭにより回転駆動されると、偏心部２ａが偏心回転し、可動スクロール４２が固定スクロール４１に対して姿勢を保った状態で偏心回転を伴って相対摺動する。このとき、固定スクロール４１に対して可動スクロール４２は偏心回転し、この回転に伴いラップ４１ｂ，４２ｂの接触位置は回転方向に順次移動し、ラップ４１ｂ，４２ｂ間に形成される圧縮室４０が中央に向かって移動しながら次第に縮小していく。これにより、スクロール圧縮機構４の外径側に形成される低圧室２０から圧縮室４０に吸入された冷媒が圧縮されていき、最終的に固定スクロール４１の中央に設けられる吐出孔４１ｄを通して高圧室３０に高圧の冷媒が吐出される。
　次いで、本実施例における摺動部品としてのサイドシール７について説明する。図２および図３に示されるように、サイドシール７は、樹脂製であり、断面矩形状かつ軸方向視円環状を成している。また、サイドシール７は、可動スクロール４２の端板４２ａの背面に固定されている（図１参照）。尚、図２，図３では、サイドシール７の摺動面７ａが図示されている。
　サイドシール７の一方の側面には、スラストプレート８の摺動面８ａに当接する摺動面７ａが形成されている。
　図２に示されるように、サイドシール７の摺動面７ａは、ランド７９と、複数の高圧溝７１と、複数の低圧溝７２とから構成されている。高圧溝７１は、ランド７９の平坦な表面７９ａよりも凹んで、かつ、その内径側において高圧の流体が存在する空間である背圧室５０（図１参照）に開口して形成されている。低圧溝７２は、ランド７９の平坦な表面７９ａよりも凹んで、かつ摺動面７ａの外径側において低圧の流体が存在する空間である低圧室２０（図１参照）に開口して形成されている。高圧溝７１および低圧溝７２は、摺動面７ａの周方向において内外交互かつそれぞれが略等配に配設されている。
　図３に示されるように、高圧溝７１は、摺動面７ａの最内径に中心Ｐ１を有する略半円形に形成されている。また、低圧溝７２は、摺動面７ａの最外径に中心Ｐ２を有する略半円形に形成されている。言い換えれば、高圧溝７１および低圧溝７２は、摺動面７ａと平行な方向すなわち軸方向視で円の一部から形成されている。
　詳しくは、高圧溝７１は、壁面７１ａと、底面７１ｂから形成されている。壁面７１ａは、ランド７９の表面７９ａに略直交して延設され、一定の曲率半径を有し、略半円弧形状に連続して形成されている。底面７１ｂは、壁面７１ａの端部に略直交してランド７９の表面７９ａと略平行に延設され平面状に形成されている。尚、各高圧溝７１は同じ大きさであるがそれぞれの大きさが異なっていてもよい。
　低圧溝７２は、壁面７２ａと、底面７２ｂから形成されている。壁面７２ａは、ランド７９の表面７９ａに略直交して延設され、一定の曲率半径を有し、略半円弧形状に連続して形成されている。底面７２ｂは、壁面７２ａの端部に略直交してランド７９の表面７９ａと略平行に延設され平面状に形成されている。尚、各低圧溝７２は同じ大きさであるがそれぞれの大きさが異なっていてもよい。
　尚、高圧溝７１の底面７１ｂおよび低圧溝７２の底面７２ｂは、摺動面７ａと略平行に延びる平面状に形成されるものに限らず、例えば傾斜面や湾曲面として形成されてもよい。
　また、ランド７９の表面７９ａから高圧溝７１の底面７１ｂまでの寸法である高圧溝７１の深さ寸法と、ランド７９の表面７９ａから低圧溝７２の底面７２ｂまでの寸法である低圧溝７２の深さ寸法は略同一寸法であり、スラストプレート８の摺動面８ａとの相対摺動に伴って摺動面７ａ，８ａ同士を離間させる動圧を発生可能な深さに形成されている。尚、高圧溝７１と低圧溝７２の深さ寸法は略同一寸法に形成されるものに限らない。
　また、低圧溝７２は、高圧溝７１よりも摺動面７ａと平行な方向の面積（すなわち軸方向視面積）が大きく形成されている。詳しくは、低圧溝７２における中心Ｐ２から壁面７２ａまでの寸法である低圧溝７２の半径Ｒ２は、高圧溝７１における中心Ｐ１から壁面７１ａまでの寸法である高圧溝７１の半径Ｒ１よりも長く（Ｒ１＜Ｒ２）なっている。
　また、低圧溝７２の周方向の寸法Ｌ２は、隣接する低圧溝７２間におけるランド部分の周方向の寸法Ｌ４よりも長く（Ｌ２＞Ｌ４）なっている。すなわち、摺動面７ａの周方向に亘って複数の低圧溝７２が密に形成されており、摺動面７ａの外径側の空間から流体が流入する低圧溝７２の開口面積が大きくなっている。
　また、低圧溝７２は、壁面７２ａが摺動面７ａの径方向中央よりも内径側の位置まで延びている。これにより、低圧溝７２内に流体を保持するための容量が大きくなっている。
　また、低圧溝７２の周方向の寸法Ｌ２は、隣接する高圧溝７１間におけるランド部分の周方向の寸法Ｌ３よりも短く（Ｌ２＜Ｌ３）なっており、高圧溝７１の周方向の寸法Ｌ１は、隣接する低圧溝７２間におけるランド部分の周方向の寸法Ｌ４よりも短く（Ｌ１＜Ｌ４）なっている。
　図１を参照し、スラストプレート８は、金属製であり、円環状を成している。該スラストプレート８の一方の端面には、シールリング４３が固定されている。また、シールリング４３は、インナーケーシング３の内側面に当接している。これにより、スラストプレート８は、サイドシール７を介して可動スクロール４２の軸方向の荷重を受けるスラスト軸受として機能している。
　また、サイドシール７とシールリング４３は、インナーケーシング３の内部において、可動スクロール４２の外径側に形成される低圧室２０と可動スクロール４２の背面側に形成される背圧室５０とを区画している。背圧室５０は、インナーケーシング３と回転軸２の間に形成された密閉区間である。シールリング４４は、インナーケーシング３の他方の端の中央に設けられる貫通孔３ａの内周に固定され、貫通孔３ａに挿通される回転軸２に密封状に摺接する。また、高圧室３０と背圧室５０とを連通する背圧連通路１４は、カバー１２、固定スクロール４１、インナーケーシング３に亘って形成されている。また、背圧連通路１４には、図示しないオリフィスが設けられており、オリフィスにより減圧調整された高圧室３０の冷媒がオイルセパレータ６で分離された潤滑油と共に背圧室５０に供給されるようになっている。これにより、背圧室５０内の圧力は、低圧室２０内の圧力よりも高くなるように調整されている。尚、インナーケーシング３には、径方向に貫通し、低圧室２０と背圧室５０とを連通する圧力抜き孔１６が形成されている。また、圧力抜き孔１６内には圧力調整弁４５が設けられている。圧力調整弁４５は、背圧室５０の圧力が設定値を上回ることで開放するようになっている。
　また、スラストプレート８の中央の貫通孔８ｂには、可動スクロール４２のボス４２ｃが挿通されている。貫通孔８ｂは、ボス４２ｃに挿嵌される回転軸２の偏心部２ａによる偏心回転を許容できる径の大きさに形成されている。すなわち、サイドシール７の摺動面７ａは、回転軸２の偏心回転によりスラストプレート８の摺動面８ａに対して偏心回転を伴って相対摺動できるようになっている（図４参照）。
　尚、図４においては、図４（ａ）～（ｄ）は、固定スクロール４１側（図１参照）から見た場合のボス４２ｃの回転軌跡のうち、黒矢印で示す図４（ａ）を時計周り方向の基準として、ボス４２ｃがそれぞれ９０度、１８０度、２７０度回転した状態を示している。また、サイドシール７の摺動面７ａとスラストプレート８の摺動面８ａとの摺動領域をドットにより模式的に示している。また、説明の便宜上、回転軸２については、ボス４２ｃに挿嵌される偏心部２ａのみを図示し、偏心機構を構成するカウンタウエイト部２ｂ等の図示を省略している。
　このように、サイドシール７は、スラストプレート８の摺動面８ａに対して偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａを有する摺動部品である。
　次に、スラストプレート８に対するサイドシール７の相対摺動時における動圧の発生について、図５～図８を参照して説明する。尚、高圧溝７１内および低圧溝７２内には、回転停止時であっても冷媒および潤滑油等を含む流体が流入している。また、図５～図８では、駆動モータＭ側（図１参照）から見た場合のサイドシール７がそれぞれ図示されており、高圧溝７１の壁面７１ａおよび低圧溝７２の壁面７２ａに示される丸印は、各高圧溝７１および各低圧溝７２において圧力が最も高くなる箇所を示している。
　説明の便宜上、図示を省略するが、スラストプレート８（図１参照）に対するサイドシール７の相対摺動時には、サイドシール７が移動する場合に、高圧溝７１内および低圧溝７２内の流体がサイドシール７の移動方向に対して略反対方向にせん断力を受け該方向に移動する。
　これにより、高圧溝７１の壁面７１ａおよび低圧溝７２の壁面７２ａにおいて流体の圧力が高められ正圧の動圧が発生する。尚、以下の説明において、正圧の動圧については単に動圧と記載する場合もある。
　動圧の発生により、摺動面７ａ，８ａ同士がわずかに離間され、摺動面７ａ，８ａ間に流入する流体によって流体膜が形成される。これにより、摺動面７ａ，８ａ同士の潤滑性が良好となるため、摺動面７ａ，８ａ間の摩擦抵抗が減少する。
　次いで、サイドシール７の全体に亘る動圧の発生について説明する。図５を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図４（ａ）の回転状態から図４（ｂ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動する。各高圧溝７１内では、高圧溝７１内の流体が壁面７１ａの右上側の領域に向かって移動し動圧が発生し、また各低圧溝７２内では、低圧溝７２内の流体が壁面７２ａの右上側の領域に向かって移動し動圧が発生する。すなわち、紙面右方から紙面上方にかけて摺動面７ａの内径側において１８０度程度の範囲に形成される各高圧溝７１内で動圧が発生するとともに、紙面左方から紙面下方にかけて摺動面７ａの外径側において１８０度程度の範囲に形成される各低圧溝７２内で動圧が発生する。
　また、図６を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図４（ｂ）の回転状態から図４（ｃ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動する。各高圧溝７１内では、高圧溝７１内の流体が壁面７１ａの左上側の領域に向かって移動し動圧が発生し、また各低圧溝７２内では、低圧溝７２内の流体が壁面７２ａの左上側の領域に向かって移動し動圧が発生する。すなわち、紙面上方から紙面左方にかけて摺動面７ａの内径側において１８０度程度の範囲に形成される各高圧溝７１内で動圧が発生するとともに、紙面下方から紙面右方にかけて摺動面７ａの外径側において１８０度程度の範囲に形成される各低圧溝７２内で動圧が発生する。
　また、図７を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図４（ｃ）の回転状態から図４（ｄ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動する。各高圧溝７１内では、高圧溝７１内の流体が壁面７１ａの左下側の領域に向かって移動し動圧が発生し、また各低圧溝７２内では、低圧溝７２内の流体が壁面７２ａの左下側の領域に向かって移動し動圧が発生する。すなわち、紙面左方から紙面下方にかけて摺動面７ａの内径側において１８０度程度の範囲に形成される各高圧溝７１内で動圧が発生するとともに、紙面右方から紙面上方にかけて摺動面７ａの外径側において１８０度程度の範囲に形成される各低圧溝７２内で動圧が発生する。
　また、図８を参照して、白矢印で示されるようにサイドシール７が図４（ｄ）の回転状態から図４（ａ）の回転状態に向かって移動しようとすると、流体が白矢印に対して反対方向に向かって相対移動する。各高圧溝７１内では、高圧溝７１内の流体が壁面７１ａの右下側の領域に向かって移動し動圧が発生し、また各低圧溝７２内では、低圧溝７２内の流体が壁面７２ａの右下側の領域に向かって移動し動圧が発生する。すなわち、紙面下方から紙面右方にかけて摺動面７ａの内径側において１８０度程度の範囲に形成される各高圧溝７１内で動圧が発生するとともに、紙面上方から紙面左方にかけて摺動面７ａの外径側において１８０度程度の範囲に形成される各低圧溝７２内で動圧が発生する。
　また、摺動面７ａに高圧溝７１および低圧溝７２が形成されるサイドシール７は、相対摺動するスラストプレート８と比べて径方向の幅が狭くなっている（図１および図４参照）。これによれば、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面７ａ，８ａ間において、サイドシール７の摺動面７ａ全体が常にスラストプレート８の摺動面８ａとの摺動領域内（図４参照）に位置する。これにより、高圧溝７１および低圧溝７２は動圧を確実に発生させることができる。
　また、高圧溝７１および低圧溝７２は、壁面７１ａ，７２ａが軸方向視略半円弧形状に形成されているため、各高圧溝７１および各低圧溝７２においては、ボス４２ｃの回転角度に応じて壁面７１ａ，７２ａに生じる圧力の箇所は該壁面７１ａ，７２ａに沿って１８０度程度の範囲で徐々に移動していく（図５～図８参照）。
　また、高圧溝７１および低圧溝７２は、略半円弧形状の壁面７１ａ，７２ａがそれぞれ同じ曲率半径で連続しているため、それぞれの高圧溝７１および低圧溝７２において偏心回転角度によらず、発生する圧力は略同一である。これにより、摺動面７ａ，８ａ間においてそれぞれの高圧溝７１および低圧溝７２で発生する動圧は急激に変化が起こり難く、該発生する動圧は安定する。
　加えて、本実施例においては、低圧溝７２が高圧溝７１よりも軸方向視面積が大きく形成されており、高圧溝７１内で発生する圧力と低圧溝７２内で発生する圧力が略同一となるようにバランスが取られている。
　また、高圧溝７１および低圧溝７２は、摺動面７ａの周方向において内外交互かつそれぞれが略等配に配設されている。そのため、偏心回転に伴う高圧溝７１および低圧溝７２の相対移動の方向に応じて、摺動面７ａの内径側において１８０度程度の範囲に形成される各高圧溝７１内に動圧が発生するとともに、当該範囲から摺動面７ａの外径側において周方向に半周ずれた１８０度程度の範囲に形成される各低圧溝７２内に動圧が発生する（図５～図８参照）。すなわち、摺動面７ａ，８ａ間において各高圧溝７１および各低圧溝７２により周方向に亘って略同一の動圧が発生する。
　以上説明したように、サイドシール７は、偏心回転に伴う高圧溝７１および低圧溝７２の相対移動の方向に応じて、サイドシール７の内外の空間に存在する流体を利用して周方向に設けられるいずれかの高圧溝７１内および低圧溝７２内で動圧を発生させることにより、摺動面７ａ，８ａ同士をわずかに離間させ流体膜を形成することで摺動面７ａ，８ａ間における潤滑性を向上させることができるため、摺動面７ａ，８ａの摩擦抵抗を安定して低減することが可能となる。
　また、低圧溝７２は、高圧溝７１よりも軸方向視面積が大きく形成されることにより、偏心回転に伴う摺動面７ａの相対移動の方向に応じて、低圧溝７２内で発生する動圧と、高圧溝７１内で発生する動圧が略同一となるようにバランスを取ることができるため、摺動面７ａ，８ａ同士を周方向に略均等に離間させることができ、動圧発生によるサイドシール７の振動や傾き等を抑制することができる。
　また、高圧溝７１と低圧溝７２は、摺動面７ａにおいて内外交互に配置されることにより、偏心回転に伴う高圧溝７１および低圧溝７２の相対移動の方向によらず、高圧溝７１内および低圧溝７２内のいずれかで動圧が発生するため、摺動面７ａの周方向に亘って発生する動圧のバランスがよい。また、摺動面７ａにおける高圧溝７１と低圧溝７２の形成領域が互いに干渉し難いため、摺動面７ａに対して高圧溝７１および低圧溝７２を有効に形成できる。
　また、低圧溝７２が開口する低圧の流体が存在する空間である低圧室２０は、摺動面７ａの外径側の空間であり、摺動面７ａの外径側に低圧溝７２が形成されることとなるため、低圧溝７２の開口や軸方向視面積を大きく確保しやすい。
　次に、実施例２に係るサイドシール１０７の高圧溝１７１および低圧溝１７２につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図９に示されるように、高圧溝１７１および低圧溝１７２は、略矩形に形成されている。
　詳しくは、高圧溝１７１は、壁面１７１ａと、側壁面１７１ｃ，１７１ｄと、底面１７１ｂから形成されている。壁面１７１ａは、ランド１７９の表面１７９ａに略直交して延設され周方向に直線状に延びている。側壁面１７１ｃ，１７１ｄは、ランド１７９の表面１７９ａに略直交して延設され径方向に直線状に延びている。底面１７１ｂは、壁面１７１ａおよび側壁面１７１ｃ，１７１ｄの端部にそれぞれ略直交しランド１７９の表面１７９ａと略平行に延設され平面状に形成されている。
　低圧溝１７２は、壁面１７２ａと、側壁面１７２ｃ，１７２ｄと、底面１７２ｂから形成されている。壁面１７２ａは、ランド１７９の表面１７９ａに略直交して延設され周方向に直線状に延びている。側壁面１７２ｃ，１７２ｄは、ランド１７９の表面１７９ａに略直交して延設され径方向に直線状に延びている。底面１７２ｂは、壁面１７２ａおよび側壁面１７２ｃ，１７２ｄの端部にそれぞれ略直交しランド１７９の表面１７９ａと略平行に延設され平面状に形成されている。
　また、低圧溝１７２の周方向の寸法Ｌ１２は、高圧溝１７１の周方向の寸法Ｌ１１と略同一寸法（Ｌ１１＝Ｌ１２）になっている。これにより、摺動面１０７ａの内外の空間から流体が流入する高圧溝１７１および低圧溝１７２の開口面積が大きくなっている。
　また、低圧溝１７２の径方向の寸法Ｌ１４は、高圧溝１７１の径方向の寸法Ｌ１３よりも長く（Ｌ１３＜Ｌ１４）なっている。すなわち、低圧溝１７２は、高圧溝１７１よりも軸方向視面積が大きく形成されている。
　また、低圧溝１７２は、摺動面１０７ａの径方向中央よりも内径側の位置まで延びている。これにより、低圧溝１７２内に流体を保持するための容量が大きくなっている。
　これにより、偏心回転に伴う高圧溝１７１および低圧溝１７２の相対移動の方向に応じて、高圧溝１７１内および低圧溝１７２内の流体は、高圧溝１７１を構成する壁面１７１ａと側壁面１７１ｃ，１７１ｄのいずれか一方とにより形成される角部、低圧溝１７２を構成する壁面１７２ａと側壁面１７２ｃ，１７２ｄのいずれか一方とにより形成される角部に集中する。そのため、高圧溝１７１内および低圧溝１７２内において高い動圧が発生する。
　次に、実施例３に係るサイドシール２０７の高圧溝２７１および低圧溝２７２につき、図１０を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１０に示されるように、高圧溝２７１および低圧溝２７２は、略矩形に形成されている。
　また、低圧溝２７２の周方向の寸法Ｌ２２は、高圧溝２７１の周方向の寸法Ｌ２１よりも長く（Ｌ２１＜Ｌ２２）なっている。これにより、摺動面２０７ａの外径側の空間から流体が流入する低圧溝１７２の開口面積が大きくなっている。
　また、低圧溝２７２の径方向の寸法Ｌ２４は、高圧溝２７１の径方向の寸法Ｌ２３よりと略同一寸法（Ｌ２３＝Ｌ２４）になっている。すなわち、低圧溝２７２は、高圧溝２７１よりも軸方向視面積が大きく形成されている。
　また、高圧溝２７１は、摺動面２０７ａの径方向中央よりも外径側の位置まで延びており、低圧溝２７２は、摺動面２０７ａの径方向中央よりも内径側の位置まで延びている。すなわち、高圧溝２７１と低圧溝２７２は、周方向に大部分が重なるように形成されている。
　これにより、周方向上流の高圧溝２７１または低圧溝２７２から摺動面２０７ａ，８ａ間に動圧発生に伴って流出した流体は、その時点における下流側で隣接する高圧溝２７１または低圧溝２７２に流入されやすくなっている。摺動面２０７ａ，８ａ間の周方向に亘って流体による流体膜が形成されやすいばかりでなく、ランド２７９上の流体が高圧溝２７１または低圧溝２７２内に供給されやすい。
　次に、実施例４に係るサイドシール３０７の高圧溝３７１および低圧溝３７２につき、図１１を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
　図１１に示されるように、高圧溝３７１および低圧溝３７２は、略等脚台形に形成されており、低圧溝３７２は、高圧溝３７１よりも軸方向視面積が大きく形成されている。
　詳しくは、高圧溝３７１および低圧溝３７２は、それぞれ内外の開口における周方向の寸法が最も大きい略等脚台形に形成されている。これにより周方向に隣接する高圧溝３７１と低圧溝３７２との間におけるランド部分の軸方向視面積は大きく確保されている。高圧溝３７１または低圧溝３７２から摺動面３０７ａ，８ａ間に動圧発生に伴って流出した流体がランド部分に留まりやすくなる。そのため、摺動時において摺動面３０７ａ，８ａ間における潤滑性を確保しつつ、シール性を高めることができる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　前記実施例では、自動車等の空調システムに用いられるスクロール圧縮機に摺動部品としてのサイドシールが適用される態様について説明したが、これに限らず、偏心機構を含む回転機械であれば、例えば膨張機と圧縮機を一体に備えたスクロール膨張圧縮機等に適用されてもよい。
　また、摺動部品の摺動面の内外の空間に存在する流体は、それぞれ気体、液体または気体と液体の混合状態のいずれであってもよい。
　また、前記実施例１では、高圧溝７１は、摺動面７ａの最内径に中心Ｐ１を有する円形に形成され壁面７１ａが略半円弧形状に形成されるものとして説明したが、これに限らず、高圧溝は壁面が円弧状に連続するものであればよく、例えば高圧溝が半楕円形に形成され壁面が円弧形状を成していてもよい。尚、低圧溝７２についても同様である。
　また、前記各実施例では、低圧溝は、高圧溝よりも軸方向視面積が大きく形成されるものとして説明したが、これに限らず、低圧溝は、高圧溝と軸方向視面積が同一であってもよいし、高圧溝よりも軸方向視面積が小さくてもよい。尚、この場合、低圧溝の数を高圧溝の数よりも多く形成することにより、摺動面間において周方向に亘って３６０度の範囲に略同一の動圧が発生するようにバランスを取ってもよい。
　また、本発明の摺動部品は、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有するものであれば、摺動面の内外に圧力差がある環境に限らず、摺動面の内外の圧力が略同一である環境で使用されてもよい。また、本発明の摺動部品には、シールとしての機能は必要なく、摺動面の摩擦抵抗を安定して低減できるものであればよい。
　また、前記実施例では、相対摺動する摺動面を有するサイドシールが樹脂製、スラストプレートが金属製のものとして説明したが、摺動部品の材料は使用環境等に応じて自由に選択されてよい。
　また、前記実施例では、サイドシールの摺動面に高圧溝および低圧溝が形成される態様について説明したが、これに限らず、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有する摺動部品であるスラストプレートの摺動面の摺動領域（図４参照）に溝が形成されていてもよい。また、サイドシールの摺動面とスラストプレートの摺動面の両方に溝が形成されていてもよい。
　また、前記実施例では、摺動部品としてのサイドシールの摺動面とスラストプレートの摺動面とが偏心回転を伴って相対摺動する構成について説明したが、これに限らず、サイドシールとスラストプレートのいずれか一方のみを備え、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面に溝が形成されてもよい。例えば、スラストプレートのみを備える場合には、摺動部品としてのスラストプレートの摺動面と可動スクロールの端板の背面のいずれか一方または両方に溝が形成されてもよい。また、サイドシールのみを備える場合には、摺動部品としてサイドシールの摺動面に溝が形成されてもよい。この場合には、サイドシールがインナーケーシングの内周面に当接して可動スクロールの軸方向の荷重を受けるスラスト軸受としても機能する。
　また、サイドシールとスラストプレートを備えず、可動スクロールの端板の背面がインナーケーシングの内周面に当接して可動スクロールの軸方向の荷重を受けるスラスト軸受として機能する場合には、可動スクロールの端板の背面に形成される摺動面に溝が形成されてもよい。
　また、前記実施例では、サイドシールは軸方向視環状である構成として説明したが、これに限らず、軸方向視円板状に形成されていてもよい。
１　　　　　　　　ハウジング
２　　　　　　　　回転軸
２ａ　　　　　　　偏心部
３　　　　　　　　インナーケーシング
４　　　　　　　　スクロール圧縮機構
６　　　　　　　　オイルセパレータ
７　　　　　　　　サイドシール（摺動部品）
７ａ　　　　　　　摺動面
８　　　　　　　　スラストプレート
８ａ　　　　　　　摺動面
１０　　　　　　　吸入口
１３　　　　　　　吐出連通路
１４　　　　　　　背圧連通路
１５　　　　　　　吸入連通路
２０　　　　　　　低圧室
３０　　　　　　　高圧室
４０　　　　　　　圧縮室
４１　　　　　　　固定スクロール
４２　　　　　　　可動スクロール
５０　　　　　　　背圧室
７１　　　　　　　高圧溝
７２　　　　　　　低圧溝
７９　　　　　　　ランド
１０７　　　　　　サイドシール（摺動部品）
１７１　　　　　　高圧溝
１７２　　　　　　低圧溝
２０７　　　　　　サイドシール（摺動部品）
２７１　　　　　　高圧溝
２７２　　　　　　低圧溝
３０７　　　　　　サイドシール（摺動部品）
３７１　　　　　　高圧溝
３７２　　　　　　低圧溝
Ｃ　　　　　　　　スクロール圧縮機
Ｍ　　　　　　　　駆動モータ
Ｐ１　　　　　　　高圧溝の中心
Ｐ２　　　　　　　低圧溝の中心

Claims (6)

  1. 　内外に高圧と低圧の流体が面する円環形状を成し、偏心回転を伴って相対摺動する摺動面を有する摺動部品であって、
    　前記摺動面には、高圧の流体が存在する空間に開口する高圧溝と、低圧の流体が存在する空間に開口する低圧溝と、がそれぞれ周方向に複数設けられている摺動部品。
  2. 　前記低圧溝は、前記高圧溝よりも前記摺動面と平行な方向の面積が大きい請求項１に記載の摺動部品。
  3. 　前記高圧溝と前記低圧溝は、内外交互に配置されている請求項１または２に記載の摺動部品。
  4. 　前記高圧溝と前記低圧溝は、周方向にそれぞれ等配されている請求項１ないし３のいずれかに記載の摺動部品。
  5. 　前記高圧溝と前記低圧溝は、円の一部から形成された形状である請求項１ないし４のいずれかに記載の摺動部品。
  6. 　前記低圧の流体が存在する空間は、前記摺動面の外径側の空間である請求項１ないし５のいずれかに記載の摺動部品。
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