(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-15
(45)【発行日】2023-02-24
(54)【発明の名称】スクロール圧縮機
(51)【国際特許分類】
F04C 18/02 20060101AFI20230216BHJP
F04C 29/02 20060101ALI20230216BHJP
【ＦＩ】
F04C18/02 311W
F04C29/02 E
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019076895
(22)【出願日】2019-04-15
(65)【公開番号】P2020176520
(43)【公開日】2020-10-29
【審査請求日】2022-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】516299338
【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】濱元 伸也
(72)【発明者】
【氏名】山下 拓馬
(72)【発明者】
【氏名】池▲高▼ 剛士
【審査官】丹治 和幸
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－１５５０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－０８２３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８９４８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｃ １８／０２
Ｆ０４Ｃ ２９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スクロール圧縮機であって、固定スクロールと、前記固定スクロールに対して旋回する旋回スクロールと、を含む圧縮機構を備え、
前記固定スクロールは、固定ラップおよび固定端板を備え、
前記旋回スクロールは、旋回ラップおよび旋回端板を備え、
前記旋回ラップの終端は、前記圧縮機構における油溜まり部に位置し、
前記終端には、水平面に対して交差する軌道が設定されており、
前記終端は、径方向外側における前記旋回ラップと前記固定ラップとの間の導入空間の容積が減少する角度範囲において、前記油溜まり部における油面を通過し、
前記終端における接線は、接点から前記旋回ラップを延長する側で、重力方向の上方へ延びる、ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項2】
前記軌道は、前記油溜まり部における油面の高さが最大となる位置で重力方向に引いた直線に対して交差する、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項3】
前記終端は、径方向外側における前記旋回ラップと前記固定ラップとの間の導入空間の容積が増加する角度範囲において、前記油溜まり部における油面を通過する、請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項4】
前記終端は、前記導入空間の容積が増加し、かつ、前記終端と前記固定ラップの側壁との間の距離が減少する角度範囲において、前記油溜まり部における油面を通過する、請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項5】
前記終端における接線は、接点から前記旋回ラップの延長側で、重力方向の下方へ延びる、請求項３または４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項6】
前記旋回ラップおよび前記固定ラップは、インボリュート曲線に従った形状に形成され、径方向外側における前記旋回ラップと前記固定ラップとの間の導入空間が締め切られた時の前記旋回スクロールの角度を0°としたとき、
前記導入空間の容積が増加する角度範囲と、前記導入空間の容積が減少する角度範囲との境界は、約295°である、
請求項１から５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項7】
前記圧縮機構を収容するハウジングには、前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールの軸線が略水平方向に沿っている状態で支持体に取り付けられる取付部が設けられている、
請求項１から６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体を圧縮するスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【0002】
スクロール圧縮機は、スクロール部材として、固定スクロールと、固定スクロールに対して自転が規制された状態で公転旋回運動する旋回スクロールとからなるスクロール圧縮機構を備えている。固定スクロールと旋回スクロールとが、それぞれの渦巻き状のラップの先端部を相手スクロールの端板に突き当てるようにして配置されると、固定スクロールと旋回スクロールとの間に圧縮室が形成される。旋回スクロールの旋回運動により圧縮室の容積が漸次縮小するのに伴い、冷媒ガス等の流体が圧縮される。
【0003】
圧縮室からの流体の漏れを低減するため、典型的には、ラップの先端部に形成された溝にシール部材が配置されている。シール部材は、流体の圧力により端板に向けてラップの高さ方向に移動可能であり、熱等によるラップの変形に対応して、圧縮室の気密性の確保に寄与する。
【0004】
さらに、ラップの先端部と端版との間に、冷媒ガス中に含まれる潤滑油によって形成される油膜も、圧縮室の気密性の確保に寄与する。
特許文献１では、圧縮室への給油を促進するため、ラップの先端部に、潤滑油が供給される給油孔と、給油孔からラップの巻き終わり方向に延びた油溝と、油溝と圧縮室とを連通させる連通孔とを形成している。特許文献１によれば、圧縮室への給油により、圧縮室が冷媒ガスを閉じ込む行程および圧縮を開始する行程における圧縮室間の漏れを低減でき、体積効率の向上が図られる。
特許文献１では、圧縮室への給油を促進するため、ラップの先端部に、潤滑油が供給される給油孔と、給油孔からラップの巻き終わり方向に延びた油溝と、油溝と圧縮室とを連通させる連通孔とを形成している。特許文献１によれば、圧縮室への給油により、圧縮室が冷媒ガスを閉じ込む行程および圧縮を開始する行程における圧縮室間の漏れを低減でき、体積効率の向上が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１１－０８５０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ラップの加工の制約等から、ラップの先端部の全域に溝を加工したり、孔を加工したりすることが難しい場合がある。特に、ラップの巻き終わりに相当する終端や、ラップの高さが変化している段差の近傍には、シール部材を配置するための溝や、給油のための溝や孔等を加工することが難しい。
また、溝や孔等を加工できたとしても、加工誤差、組立誤差による圧縮室の気密性の低下が避けられない場合がある。
また、溝や孔等を加工できたとしても、加工誤差、組立誤差による圧縮室の気密性の低下が避けられない場合がある。
【0007】
以上より、本発明は、スクロール部材の加工によらず、圧縮室の気密性を向上させて圧縮効率を改善することが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールと、固定スクロールに対して旋回する旋回スクロールと、を含む圧縮機構を備え、固定スクロールは、固定ラップおよび固定端板を備え、旋回スクロールは、旋回ラップおよび旋回端板を備える。
そして、本発明は、旋回ラップの終端が、圧縮機構における油溜まり部に位置し、終端には、水平面に対して交差する軌道が設定されていることを特徴とする。
そして、本発明は、旋回ラップの終端が、圧縮機構における油溜まり部に位置し、終端には、水平面に対して交差する軌道が設定されていることを特徴とする。
【0009】
本発明のスクロール圧縮機において、軌道は、油溜まり部における油面の高さが最大となる位置で重力方向に引いた直線に対して交差することが好ましい。
【0010】
本発明のスクロール圧縮機において、終端は、径方向外側における旋回ラップと固定ラップとの間の導入空間の容積が増加する角度範囲において、油溜まり部における油面を通過することが好ましい。
【0011】
本発明のスクロール圧縮機において、終端は、導入空間の容積が増加し、かつ、終端と固定ラップの側壁との間の距離が減少する角度範囲において、油溜まり部における油面を通過することが好ましい。
【0012】
本発明のスクロール圧縮機において、終端における接線は、接点から旋回ラップの延長側で、重力方向の下方へ延びることが好ましい。
【0013】
本発明のスクロール圧縮機において、終端は、径方向外側における旋回ラップと固定ラップとの間の導入空間の容積が減少する角度範囲において、油溜まり部における油面を通過し、終端における接線は、接点から旋回ラップを延長する側で、重力方向の上方へ延びることが好ましい。
【0014】
本発明のスクロール圧縮機において、旋回ラップおよび固定ラップは、インボリュート曲線に従った形状に形成され、径方向外側における旋回ラップと固定ラップとの間の導入空間が締め切られた時の角度を0°としたとき、導入空間の容積が増加する角度範囲と、導入空間の容積が減少する角度範囲との境界は、約295°であることが好ましい。
「295°」は、厳密には、インボリュート曲線に基づく所定の角度296.1…°（小数点第二位以下省略）である。導入空間の容積が増加する角度範囲と、導入空間の容積が減少する角度範囲との境界は、約295°、つまり295°およびその前後近傍の角度、例えば、292°～300°に設定することができる。
「295°」は、厳密には、インボリュート曲線に基づく所定の角度296.1…°（小数点第二位以下省略）である。導入空間の容積が増加する角度範囲と、導入空間の容積が減少する角度範囲との境界は、約295°、つまり295°およびその前後近傍の角度、例えば、292°～300°に設定することができる。
【0015】
本発明のスクロール圧縮機において、圧縮機構を収容するハウジングには、固定スクロールおよび旋回スクロールの軸線が略水平方向に沿っている状態で支持体に取り付けられる取付部が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、旋回スクロールの旋回に伴って、旋回ラップの終端が軌道上を変位することにより、例えば、終端が潤滑油に接触する、終端が油面から脱し、終端に付着した潤滑油が流体の流れに伴って固定スクロールと旋回スクロールとの間に吸入されるといった過程が繰り返されて、圧縮機構への給油が促進される。そのため、圧縮機構における油膜の形成を促進でき、圧縮室の気密性を向上させて冷媒漏れを低減することができ、圧縮機構の体積効率を向上させることができる。
【0017】
本発明では、旋回ラップの終端の油面に対する位置や向き等に基づいて給油を促進することができるため、スクロール部材への給油用の孔や溝等の加工が必要ない。したがって、製造コストを抑えながら、スクロール圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１～第５各実施形態に係るスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図3】（ａ）～（ｄ）は、第１実施形態に関し、旋回スクロールのラップ終端の軌道と、油溜まり部の最大油面高さ位置で重力方向に引いた直線との関係を示す模式図である。
【図4】（ａ）～（ｄ）は、第２実施形態に関し、径方向外側における旋回スクロールと固定スクロールとの間の容積の変化を示す模式図である。
【図5】旋回スクロールと固定スクロールとの間の導入空間の容積と、旋回スクロールの旋回に伴い変化する角度との関係を示すグラフである。
【図6】（ａ）～（ｄ）は、第３実施形態に関し、流体吸入ステップにおける旋回スクロールのラップ終端と固定ラップの側壁との間の距離の変化を示す模式図である。
【図7】（ａ）～（ｄ）は、第４実施形態に関し、流体吸入ステップにおける旋回スクロールのラップ終端の向きを示す模式図である。
【図8】（ａ）～（ｄ）は、第５実施形態に関し、流体吐出ステップにおける旋回スクロールのラップ終端の向きを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
まず、図１および図２を参照し、第１～第５実施形態に共通するスクロール圧縮機１の構成について説明する。
（スクロール圧縮機）
スクロール圧縮機１は、例えば車両に装備されて空気調和機を構成する。本実施形態のスクロール圧縮機１は、エンジン等の動力源から伝達される駆動力により駆動され、冷媒を圧縮するが、モータの駆動力により駆動されるものであってもよい。
〔第１実施形態〕
まず、図１および図２を参照し、第１～第５実施形態に共通するスクロール圧縮機１の構成について説明する。
（スクロール圧縮機）
スクロール圧縮機１は、例えば車両に装備されて空気調和機を構成する。本実施形態のスクロール圧縮機１は、エンジン等の動力源から伝達される駆動力により駆動され、冷媒を圧縮するが、モータの駆動力により駆動されるものであってもよい。
【0020】
スクロール圧縮機１は、図１に示すように、スクロール部材である固定スクロール１０および旋回スクロール２０を含む圧縮機構Ｃと、旋回スクロール２０に回転駆動力を伝達するシャフト１１と、シャフト１１を回転自在に支持する軸受１２１，１２２と、ハウジング１３とを備えている。スクロール圧縮機１は、ハウジング１３に設けられた吸入部１３Ａを通じてハウジング１３内に冷媒を吸入して圧縮機構Ｃにより圧縮し、圧縮された冷媒を図示しない吐出部を通じて吐出する。
【0021】
スクロール圧縮機１が電動圧縮機である場合は、シャフト１１に駆動力を入力するモータをハウジング１３に収容することができる。
【0022】
ハウジング１３は、圧縮機構Ｃおよびシャフト１１を軸線周りに包囲するハウジング本体１３１と、ハウジング本体１３１の開口を塞ぐフロントハウジング１３２とからなる。固定スクロール１０はハウジング本体１３１に固定されている。
ハウジング１３には、エンジン等の支持体に取り付けられる取付部１３３～１３６が設けられている。取付部１３３～１３６はそれぞれ、ねじ止めによりハウジング１３を支持体に固定する。図１には、ハウジング本体１３１の孔に挿入される取付部１３３～１３６の各々の軸部を示している。これらの取付部１３３～１３６により、スクロール圧縮機１は、シャフト１１およびスクロール１０，２０の軸線が略水平方向に沿っている状態で支持体に設置される。なお、スクロール圧縮機１が支持体に設置された状態において、当該軸線が水平方向に対して傾斜していてもよい。
ハウジング１３には、エンジン等の支持体に取り付けられる取付部１３３～１３６が設けられている。取付部１３３～１３６はそれぞれ、ねじ止めによりハウジング１３を支持体に固定する。図１には、ハウジング本体１３１の孔に挿入される取付部１３３～１３６の各々の軸部を示している。これらの取付部１３３～１３６により、スクロール圧縮機１は、シャフト１１およびスクロール１０，２０の軸線が略水平方向に沿っている状態で支持体に設置される。なお、スクロール圧縮機１が支持体に設置された状態において、当該軸線が水平方向に対して傾斜していてもよい。
【0023】
ハウジング１３の内部には、軸受１２１，１２２等の摺動部の潤滑や冷却のため、あるいは、圧縮機構Ｃにおけるスクロール部材の隙間をシールするため、潤滑油が封入される。ハウジング１３の内部に溜まる潤滑油の一部は、ハウジング１３内で冷媒の流れにより巻き上げられ、摺動部に供給される。ハウジング１３内に溜まった潤滑油を摺動部に供給する経路等を含む給油機構が、ハウジング１３やシャフト１１、フロントハウジング１３２に固定された軸受１２１，１２２等に形成されていてもよい。潤滑油は、自重により、ハウジング１３内の所定の領域に溜まる。
また、冷媒の流れにより巻き上げられて冷媒中にミスト状に含まれる潤滑油は、圧縮機構Ｃに吸入され、圧縮された冷媒と共に吐出されると、冷媒回路を循環する。
また、冷媒の流れにより巻き上げられて冷媒中にミスト状に含まれる潤滑油は、圧縮機構Ｃに吸入され、圧縮された冷媒と共に吐出されると、冷媒回路を循環する。
【0024】
図２には、圧縮機構Ｃにおける油溜まり部３０が示されている。油溜まり部３０は、固定スクロール１０および旋回スクロール２０の付近で潤滑油が溜まる領域、およびその領域に溜まった潤滑油を含む。
油溜まり部３０において潤滑油は、圧縮機構Ｃを囲むハウジング１３の内壁における重力方向Ｄ１（鉛直方向）の下側の領域に溜まり、固定スクロール１０や旋回スクロール２０に接触する。
油溜まり部３０において潤滑油は、圧縮機構Ｃを囲むハウジング１３の内壁における重力方向Ｄ１（鉛直方向）の下側の領域に溜まり、固定スクロール１０や旋回スクロール２０に接触する。
【0025】
なお、図２に示す油溜まり部３０の形状はあくまで一例であり、ハウジング１３や、ハウジング１３内に配置される部材の形状等に応じて、ハウジング１３内の所定の領域に油溜まり部３０が与えられる。油溜まり部３０に貯留される潤滑油の量が変化すると、油溜まり部３０における油面３０Ａの高さが変化する。
【0026】
シャフト１１は、主軸１１１と、主軸１１１の軸線Ａ１に対して所定の距離だけ偏心した偏心軸１１２とを備えている。軸線Ａ１と偏心軸１１２の軸線との距離が旋回半径ｒに相当する。
主軸１１１は、ハウジング本体１３１から軸線方向の一方側に突出している。主軸１１１の周りに設けられたシール１４により、ハウジング１３の内部が気密に保持されている。
偏心軸１１２には、駆動軸受１５を介して旋回スクロール２０が連結される。偏心軸１１２には、旋回する旋回スクロール２０とつり合いを取るためのカウンターウェイト１６が設けられている。
主軸１１１は、ハウジング本体１３１から軸線方向の一方側に突出している。主軸１１１の周りに設けられたシール１４により、ハウジング１３の内部が気密に保持されている。
偏心軸１１２には、駆動軸受１５を介して旋回スクロール２０が連結される。偏心軸１１２には、旋回する旋回スクロール２０とつり合いを取るためのカウンターウェイト１６が設けられている。
【0027】
主軸１１１には、動力源から図示しないＶベルト等を介してプーリ１７に伝達される駆動力が入力される。電磁クラッチ１８は、プーリ１７からシャフト１１への動力伝達を断続する。プーリ１７は、ハウジング本体１３１のボス部１３１Ａに軸受１９を介して回転自在に設けられている。
【0028】
（圧縮機構）
図１および図２を参照し、圧縮機構Ｃの構成を説明する。
固定スクロール１０は、渦巻状の固定ラップ１０１と、固定ラップ１０１を支持する固定端板１０２とを備えている。固定ラップ１０１は、インボリュート曲線に従った形状に形成されることが好ましい。旋回スクロール２０の旋回ラップ２０１も同様である。
図１および図２を参照し、圧縮機構Ｃの構成を説明する。
固定スクロール１０は、渦巻状の固定ラップ１０１と、固定ラップ１０１を支持する固定端板１０２とを備えている。固定ラップ１０１は、インボリュート曲線に従った形状に形成されることが好ましい。旋回スクロール２０の旋回ラップ２０１も同様である。
【0029】
旋回スクロール２０は、固定ラップ１０１と同様の旋回ラップ２０１と、旋回ラップ２０１を支持する旋回端板２０２とを備えている。
旋回スクロール２０は、固定スクロール１０に対して、旋回半径ｒに相当する偏心距離にて偏心している。
旋回スクロール２０は、固定スクロール１０に対して、旋回半径ｒに相当する偏心距離にて偏心している。
【0030】
固定スクロール１０と旋回スクロール２０とは、図２に示すように、固定ラップ１０１と旋回ラップ２０１とを180°位相をずらして噛み合わせた状態に配置される。固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間には、冷媒が圧縮される圧縮室１００がスクロールの中心部Ｘに対して対称に形成される。
噛み合わせられた固定スクロール１０と旋回スクロール２０とのそれぞれのラップと端板との間、つまり、固定ラップ１０１と旋回端板２０２との間、および、旋回ラップ２０１と固定端板１０２との間には、クリアランスが設定されている。
噛み合わせられた固定スクロール１０と旋回スクロール２０とのそれぞれのラップと端板との間、つまり、固定ラップ１０１と旋回端板２０２との間、および、旋回ラップ２０１と固定端板１０２との間には、クリアランスが設定されている。
【0031】
固定スクロール１０と旋回スクロール２０とのそれぞれのラップと端板との間の隙間を封止するため、シール部材２１，２２が用いられることが好ましい。
図２に示すように、固定端板１０２から起立した固定ラップ１０１の先端部１０１Ａには、シール部材２１が配置されるシール溝１０１Ｂが形成されている。シール溝１０１Ｂに流入した冷媒の圧力によりシール部材２１がシール溝１０１Ｂの底部に対して浮上し、旋回端板２０２（図１）に押し付けられることで、固定ラップ１０１と旋回端板２０２との間が封止される。
図２に示すように、固定端板１０２から起立した固定ラップ１０１の先端部１０１Ａには、シール部材２１が配置されるシール溝１０１Ｂが形成されている。シール溝１０１Ｂに流入した冷媒の圧力によりシール部材２１がシール溝１０１Ｂの底部に対して浮上し、旋回端板２０２（図１）に押し付けられることで、固定ラップ１０１と旋回端板２０２との間が封止される。
【0032】
シール溝１０１Ｂは、固定スクロール１０の中心側に位置する固定ラップ１０１の始端１０１Ｓの近傍から、インボリュート曲線に従って、終端１０１Ｅに向けて延びている。但し、終端１０１Ｅから始端１０１Ｓに向けて所定の長さの領域には、加工コストや、冷媒の漏れ低減への寄与度等を考慮して、シール溝１０１Ｂが形成されていない。
【0033】
図１に示すように、旋回ラップ２０１の先端部２０１Ａにも、シール部材２２が配置されたシール溝が形成されている。
【0034】
固定端板１０２がハウジング本体１３１にボルト１３１Ｂにより締結されることで、スクロール圧縮機１における固定スクロール１０の位置が固定されている。なお、固定スクロール１０は例えば焼き嵌めなどの適宜な方法によりハウジング本体１３１に固定されていてもよい。
【0035】
旋回スクロール２０は、旋回端板２０２の背面側に突出したボス部２０２Ａの内側に駆動軸受１５および偏心軸１１２が挿入されることでシャフト１１と連結され、フロントハウジング１３２に設けられたスラスト部材１３２Ａにより支持される。軸受１２１は、圧縮室１００の冷媒の圧力によるスラスト荷重をスラスト部材１３２Ａに受ける。旋回スクロール２０と軸受１２１との間には、旋回スクロール２０の自転を規制するオルダムリンク等の自転規制機構が設けられている。
【0036】
偏心軸１１２と結合した旋回スクロール２０は、シャフト１１の回転に伴い、自転が規制されながら固定スクロール１０に対して公転旋回運動する。
旋回スクロール２０の公転旋回運動に伴い、ハウジング１３内の冷媒が固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に吸入される。このとき、例えば図４（ｃ）に示すように、固定ラップ１０１の終端１０１Ｅと旋回ラップ２０１の側壁２０１Ｗとの間の吸入開口１０３から冷媒が吸入されるとともに、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅと固定ラップ１０１の側壁との間の吸入開口２０３から冷媒が吸入される。
旋回スクロール２０の公転旋回運動に伴い、ハウジング１３内の冷媒が固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に吸入される。このとき、例えば図４（ｃ）に示すように、固定ラップ１０１の終端１０１Ｅと旋回ラップ２０１の側壁２０１Ｗとの間の吸入開口１０３から冷媒が吸入されるとともに、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅと固定ラップ１０１の側壁との間の吸入開口２０３から冷媒が吸入される。
【0037】
その後、吸入開口２０３が閉じることで、径方向外側における固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間の空間２０５（以下、導入空間２０５）が締め切られると、圧縮室１００が形成される。以降、旋回スクロール２０の旋回により、冷媒を閉じ込めた圧縮室１００の容積が次第に減少することで、冷媒圧縮工程が進行し、規定圧力にまで圧縮された冷媒が、固定端板１０２においてスクロールの中心部Ｘ（図２）に相当する位置に形成された吐出ポート１０４（図１）から吐出される。
【0038】
（オイルシール）
上述したように、冷媒中に含まれる微細な油滴（オイルミスト）が、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に吸入される。このオイルミストにより、固定ラップ１０１および旋回ラップ２０１のそれぞれの先端部１０１Ａ，２０１Ａと相手の端板との隙間や、固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗと旋回ラップ２０１の側壁２０１Ｗとの隙間に油膜が形成されると、油膜は、圧縮機構Ｃにおける摺動部の潤滑と冷媒の漏れ低減とに寄与する。
上述したように、冷媒中に含まれる微細な油滴（オイルミスト）が、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に吸入される。このオイルミストにより、固定ラップ１０１および旋回ラップ２０１のそれぞれの先端部１０１Ａ，２０１Ａと相手の端板との隙間や、固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗと旋回ラップ２０１の側壁２０１Ｗとの隙間に油膜が形成されると、油膜は、圧縮機構Ｃにおける摺動部の潤滑と冷媒の漏れ低減とに寄与する。
【0039】
以下で説明するように、第１～第５実施形態では、油溜まり部３０（図２）から液状の潤滑油を固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に効率良く導入することにより、オイルミストのみによる給油と比べて、圧縮機構Ｃへの給油の促進を図る。
【0040】
油溜まり部３０から潤滑油を効率良く圧縮機構Ｃに導入するための基本的な構成として、図２に示すように、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅが油溜まり部３０に位置している。つまり、終端２０１Ｅを重力方向Ｄ１の下方に向けて圧縮機構Ｃが配置されている。
ここで、仮に終端２０１Ｅが油面３０Ａよりも上方に位置しているため潤滑油には接触していないとしても、油溜まり部３０に溜まる潤滑油と、固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗとの間に吸入開口２０３を形成する終端２０１Ｅとが近いことで、油溜まり部３０の潤滑油が、吸入開口２０３から固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に吸入される冷媒ガスの流れにより搬送され、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に導入される。
ここで、仮に終端２０１Ｅが油面３０Ａよりも上方に位置しているため潤滑油には接触していないとしても、油溜まり部３０に溜まる潤滑油と、固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗとの間に吸入開口２０３を形成する終端２０１Ｅとが近いことで、油溜まり部３０の潤滑油が、吸入開口２０３から固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に吸入される冷媒ガスの流れにより搬送され、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に導入される。
【0041】
図２では、中心部Ｘと終端２０１Ｅとを結ぶ直線Ｌ１が、重力方向Ｄ１に沿って延びているが、これに限られない。直線Ｌ１が重力方向Ｄ１に対して傾斜していてもよい。例えば、図６～図８では、直線Ｌ１の図示は省略しているが、直線Ｌ１が重力方向Ｄ１に対して傾斜している例に相当する。
【0042】
旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅには、油溜まり部３０の水平面Ｈｐに対して交差する軌道２４（図３）が設定されている。旋回スクロール２０の旋回に伴って、終端２０１Ｅは、円形の軌道２４上を変位する。軌道２４の半径は、旋回半径ｒに相当する。固定スクロール１０に対して旋回スクロール２０が0°～360°まで１回転する間に、終端１０１Ｅは軌道２４を１周する。水平面Ｈｐは、必ずしも現実の油面３０Ａのことを言わない。
【0043】
油溜まり部３０における油量は必ずしも一定ではないが、一定量以上の潤滑油が油溜まり部３０に溜まっているとき、終端２０１Ｅは、軌道２４の少なくとも一部において潤滑油と接触するか、あるいは潤滑油に接触しないとしても、油面３０Ａに近づく。
終端２０１Ｅが油溜まり部３０の潤滑油に接触する場合は、終端２０１Ｅから、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に液状の潤滑油を直接的に導入することができるし、終端２０１Ｅが潤滑油に接触しないとしても、冷媒ガスと共にスクロール１０，２０間に吸入される。油溜まり部３０の油量によっては、終端２０１Ｅが潤滑油に接触する、終端２０１Ｅが油面３０Ａから脱し、終端２０１Ｅに付着した潤滑油が冷媒ガスと共にスクロール１０，２０間に吹き込まれるといった過程が繰り返される。
終端２０１Ｅが油溜まり部３０の潤滑油に接触する場合は、終端２０１Ｅから、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に液状の潤滑油を直接的に導入することができるし、終端２０１Ｅが潤滑油に接触しないとしても、冷媒ガスと共にスクロール１０，２０間に吸入される。油溜まり部３０の油量によっては、終端２０１Ｅが潤滑油に接触する、終端２０１Ｅが油面３０Ａから脱し、終端２０１Ｅに付着した潤滑油が冷媒ガスと共にスクロール１０，２０間に吹き込まれるといった過程が繰り返される。
【0044】
したがって、本実施形態によれば、圧縮機構Ｃへの給油が促進されるため、圧縮機構Ｃにおいて油膜の形成を促進でき、油膜により、ラップ１０１，２０１の先端部においてシール部材２１が配置されていない領域と相手端板との間の隙間をも封止することができる。そのため、圧縮室１００の気密性を向上させて冷媒漏れを低減することができ、圧縮機構Ｃの体積効率を向上させることができる。
【0045】
本実施形態によれば、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅの油面３０Ａに対する位置に基づいて給油を促進することができるため、スクロール１０，２０に対する給油用の孔や溝等の加工が必要ない。したがって、製造コストを抑えながら、スクロール圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
【0046】
軌道２４は、油面３０Ａの高さが最大となる位置Ｐ１（図２）で重力方向Ｄ１に引いた直線Ｌ０に対して交差することが好ましい。直線Ｌ０は、本実施形態では、上述の直線Ｌ１と一致している。この場合の終端２０１Ｅと油面３０Ａとの位置関係を図３（ａ）～（ｄ）に模式的に示している。終端２０１Ｅは、図３（ａ）～（ｄ）の順に、軌道２４上を矢印の向きに変位する。図３、図４、図６、図７、および図８に示すスクロール１０，２０のいずれも、インボリュート曲線に従って形成されている。
【0047】
なお、直線Ｌ０は、必ずしも直線Ｌ１と一致していなくてもよい。直線Ｌ０の位置は、油溜まり部３０の形状等によって変わる。
【0048】
軌道２４が直線Ｌ０に対して交差する場合は、終端２０１Ｅが、油面３０Ａの最大位置で油面３０Ａを通過する。そのため、油溜まり部３０における油量が少ないとしても終端２０１Ｅを油溜まり部３０の潤滑油と接触させ、油溜まり部３０に一定の油量が確保される場合は、終端２０１Ｅを油溜まり部３０のより多くの潤滑油に接触させることができる。したがって、固定スクロール１０と旋回スクロール２０との間に液状の潤滑油をより十分に導入することができる。
【0049】
〔第２実施形態〕
次に、図４および図５を参照し、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態以降は、第１実施形態を前提としつつ、油溜まり部３０から潤滑油をより効率良く圧縮機構Ｃに導入するための構成を開示する。
次に、図４および図５を参照し、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態以降は、第１実施形態を前提としつつ、油溜まり部３０から潤滑油をより効率良く圧縮機構Ｃに導入するための構成を開示する。
【0050】
図４（ａ）～（ｄ）は、固定スクロール１０に対して旋回スクロール２０が旋回する過程を示している。図４（ｂ）～（ｄ）に斜線パターンで示しているように、吸入開口２０３が開いている間は、スクロールの径方向外側において、スクロール１０，２０の外部と連通した導入空間２０５が存在する。
【0051】
図４（ａ）に示すように吸入開口２０３が閉じることで導入空間２０５は締め切られる。
図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、旋回スクロール２０が旋回すると、吸入開口２０３が開き、導入空間２０５の容積が増加する。図４（ｃ）に示すように吸入開口２０３が最大、つまり、終端２０１Ｅと固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗとの間の距離Ｄｓが最大となる角度を経た後、図４（ｄ）に示すように、導入空間２０５の容積はさらに増加する。
図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、旋回スクロール２０が旋回すると、吸入開口２０３が開き、導入空間２０５の容積が増加する。図４（ｃ）に示すように吸入開口２０３が最大、つまり、終端２０１Ｅと固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗとの間の距離Ｄｓが最大となる角度を経た後、図４（ｄ）に示すように、導入空間２０５の容積はさらに増加する。
【0052】
第２実施形態では、導入空間２０５への冷媒ガスの導入が開始されてから導入空間２０５が締め切られるまでの導入空間２０５の容積の増減に基づいて、油面３０Ａに対する旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅの位置を定める。
【0053】
図５は、導入空間２０５の容積と、締め切り時を360°としたときの旋回スクロール２０の角度（位相）との関係を示している。ここでは、インボリュート曲線に従った形状のスクロール１０，２０に対応する角度を示している。
角度0°から、吸入開口２０３が最大となる180°を経て、約295°までの角度範囲において、導入空間２０５の容積は増加する。容積の増加により冷媒圧力が減少した導入空間２０５にスクロール１０，２０の外部から冷媒ガスが流入するため、導入空間２０５の容積が増加する間は、導入空間２０５に冷媒ガスが吸入される。そのため、0°～約295°の角度範囲のことを吸入ステップＳ１と称するものとする。
角度0°から、吸入開口２０３が最大となる180°を経て、約295°までの角度範囲において、導入空間２０５の容積は増加する。容積の増加により冷媒圧力が減少した導入空間２０５にスクロール１０，２０の外部から冷媒ガスが流入するため、導入空間２０５の容積が増加する間は、導入空間２０５に冷媒ガスが吸入される。そのため、0°～約295°の角度範囲のことを吸入ステップＳ１と称するものとする。
【0054】
この吸入ステップＳ１において、終端２０１Ｅを潤滑油の油面３０Ａに近づけることができれば、冷媒ガスの流れにより、油溜まり部３０から潤滑油を冷媒ガスと共に効率良くスクロール１０，２０の内部へと取り込むことができる。
したがって、吸入ステップＳ１に相当する角度範囲における所定の角度、例えば、図４（ｃ）に示す180°のときに終端２０１Ｅが想定の油面３０Ａを通過するように、終端２０１Ｅの位置を定めるとよい。
特に、角度変化に対する導入空間２０５の容積の増加率が大きい角度のとき、吸入される冷媒ガスの流量が大きいため、容積の増加率が大きい角度で終端２０１Ｅが油面３０Ａを通過するようにすると、潤滑油をより効率良く取り込むことができる。
したがって、吸入ステップＳ１に相当する角度範囲における所定の角度、例えば、図４（ｃ）に示す180°のときに終端２０１Ｅが想定の油面３０Ａを通過するように、終端２０１Ｅの位置を定めるとよい。
特に、角度変化に対する導入空間２０５の容積の増加率が大きい角度のとき、吸入される冷媒ガスの流量が大きいため、容積の増加率が大きい角度で終端２０１Ｅが油面３０Ａを通過するようにすると、潤滑油をより効率良く取り込むことができる。
【0055】
なお、約295°から360°までの角度範囲において、導入空間２０５の容積は減少し、360°で導入空間２０５が締め切られて圧縮室１００となる。導入空間２０５がスクロール１０，２０の外部と連通している間に容積が減少する間は、導入空間２０５に導入されていた冷媒ガスの一部が吸入開口２０３からスクロール１０，２０の外側へ吐出される。約295°～360°の角度範囲のことを吐出ステップＳ２と称するものとする。
【0056】
〔第３実施形態〕
次に、図６を参照し、本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態では、終端２０１Ｅと油面３０Ａとの位置関係を定めるにあたり、導入空間２０５の容積に加えて、終端２０１Ｅと固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗとの間の距離も考慮する。
次に、図６を参照し、本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態では、終端２０１Ｅと油面３０Ａとの位置関係を定めるにあたり、導入空間２０５の容積に加えて、終端２０１Ｅと固定ラップ１０１の側壁１０１Ｗとの間の距離も考慮する。
【0057】
図６（ａ）に示すように吸入開口２０３が閉じている0°の状態から、旋回スクロール２０の旋回に伴い、図６（ｂ）に示すように終端２０１Ｅと側壁１０１Ｗとの間の距離Ｄｓが次第に増加する。そして、図６（ｃ）に示すように距離Ｄｓが最大となるまで吸入開口２０３が開いた後は、距離Ｄｓが減少に転じるため、図６（ｄ）に示すように吸入開口２０３が次第に閉じていく。このときの吸入開口２０３の開口面積減少に伴い、吸入開口２０３を通じてスクロール１０，２０の間に吸入される冷媒ガスの流速が増加する。
【0058】
したがって、吸入ステップＳ１に相当する角度範囲であり、かつ、距離Ｄｓが減少する角度範囲において、例えば図６（ｄ）に示す270°のときに終端２０１Ｅが油面３０Ａを通過するようにするとよい。そうすることで、第２実施形態に対し、吸入される冷媒ガスと共に潤滑油をより効率良くスクロール１０，２０の内部に取り込むことができる。
【0059】
〔第４実施形態〕
次に、図７を参照し、本発明の第４実施形態を説明する。
第４実施形態では、第２実施形態または第３実施形態と同様に、吸入ステップＳ１においてスクロール１０，２０の間に吸入される冷媒ガスの流れを給油に利用しつつ、給油の効率をさらに高めるため、終端２０１Ｅにおける接線Ｌ４と、重力方向Ｄ１との関係を定めている。
次に、図７を参照し、本発明の第４実施形態を説明する。
第４実施形態では、第２実施形態または第３実施形態と同様に、吸入ステップＳ１においてスクロール１０，２０の間に吸入される冷媒ガスの流れを給油に利用しつつ、給油の効率をさらに高めるため、終端２０１Ｅにおける接線Ｌ４と、重力方向Ｄ１との関係を定めている。
【0060】
例えば図７（ａ）に示しているように、終端２０１Ｅにおける接線Ｌ４は、接点Ｐ４から旋回ラップ２０１を延長する延長側Ｅｘで、重力方向Ｄ１の下方へ延びている。
そうすると、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅが油面３０Ａを向くので、旋回ラップ２０１の側壁２０１Ｗに妨げられることなく、例えば図７（ｃ）に矢印で示すように、終端２０１Ｅと側壁１０１Ｗとの間からスクロール１０，２０間に、冷媒ガスの流れと共に潤滑油をスムーズに流入させることができる。
そうすると、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅが油面３０Ａを向くので、旋回ラップ２０１の側壁２０１Ｗに妨げられることなく、例えば図７（ｃ）に矢印で示すように、終端２０１Ｅと側壁１０１Ｗとの間からスクロール１０，２０間に、冷媒ガスの流れと共に潤滑油をスムーズに流入させることができる。
【0061】
旋回ラップ２０１の延長側Ｅｘは、軌道２４を重力方向Ｄ１に沿った中心線Ｌｃにより二等分したとき、中心線Ｌｃに対して、旋回ラップ２０１を旋回ラップ２０１が延びている方向へ延長する側、つまり図７で言うと中心線Ｌｃよりも右側を言うものとする。
延長側Ｅｘとは反対側である反延長側ＯＥｘは、中心線Ｌｃよりも左側を言うものとする。
延長側Ｅｘとは反対側である反延長側ＯＥｘは、中心線Ｌｃよりも左側を言うものとする。
【0062】
加えて、終端２０１Ｅは、油面３０Ａの高さが最大となる位置で重力方向Ｄ１に引いた上述の直線Ｌ０に対して、軌道２４における旋回ラップ２０１の延長側Ｅｘで交差することが好ましい。
【0063】
〔第５実施形態〕
次に、図８を参照し、本発明の第５実施形態を説明する。
第５実施形態では、第２～第４実施形態とは異なり、導入空間２０５の容積が減少する吐出ステップＳ２に関して、終端２０１Ｅの向きを定めている。
次に、図８を参照し、本発明の第５実施形態を説明する。
第５実施形態では、第２～第４実施形態とは異なり、導入空間２０５の容積が減少する吐出ステップＳ２に関して、終端２０１Ｅの向きを定めている。
【0064】
第５実施形態では、容積減少に伴い導入空間２０５から冷媒ガスが吐出される角度範囲において、終端２０１Ｅが油面３０Ａを通過する。
加えて、例えば図８（ａ）に示しているように、終端２０１Ｅにおける接線Ｌ５は、接点Ｐ５から旋回ラップ２０１の反延長側ＯＥｘで、重力方向Ｄ１の下方へ延びている。換言すると、旋回ラップ２０１には、終端２０１Ｅに向けて上り勾配が与えられている。
そうすると、例えば図８（ｃ）に矢印で示すように導入空間２０５から冷媒ガスが吐出され、その後導入空間２０５が締め切られるまでの間、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅ近傍に、それまでに取り込まれた潤滑油を留めて、スクロール１０，２０間に流入させることができる。
加えて、例えば図８（ａ）に示しているように、終端２０１Ｅにおける接線Ｌ５は、接点Ｐ５から旋回ラップ２０１の反延長側ＯＥｘで、重力方向Ｄ１の下方へ延びている。換言すると、旋回ラップ２０１には、終端２０１Ｅに向けて上り勾配が与えられている。
そうすると、例えば図８（ｃ）に矢印で示すように導入空間２０５から冷媒ガスが吐出され、その後導入空間２０５が締め切られるまでの間、旋回ラップ２０１の終端２０１Ｅ近傍に、それまでに取り込まれた潤滑油を留めて、スクロール１０，２０間に流入させることができる。
【0065】
加えて、終端２０１Ｅは、油面３０Ａの高さが最大となる位置で重力方向Ｄ１に引いた上述の直線Ｌ０に対して、軌道２４における旋回ラップ２０１の反延長側ＯＥｘで交差することが好ましい。
【0066】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
スクロール圧縮機１は、車両に限らず、建物等の空気調和機を構成していてもよい。また、スクロール圧縮機１の用途は、空気調和機に限らず、冷凍機や給湯機であってもよい。スクロール圧縮機１により圧縮される流体は、冷媒に限らず、例えば空気を圧縮するものであってもよい。
スクロール圧縮機１は、車両に限らず、建物等の空気調和機を構成していてもよい。また、スクロール圧縮機１の用途は、空気調和機に限らず、冷凍機や給湯機であってもよい。スクロール圧縮機１により圧縮される流体は、冷媒に限らず、例えば空気を圧縮するものであってもよい。
【0067】
本発明による圧縮機構Ｃへの給油促進により、圧縮室１００の気密性の確保に足りる油膜がスクロール１０，２０の隙間に形成される場合は、必ずしもシール部材２１をラップ１０１，２０１に設ける必要はない。
【0068】
本発明におけるスクロール圧縮機構は、上記実施形態に限らず、スクロールの径方向外側におけるラップの高さに対してスクロールの中心側におけるラップの高さが低く、これに対応して端板に段差が形成されているものであってもよい。
【符号の説明】
【0069】
１ スクロール圧縮機
１０ 固定スクロール
１１ シャフト
１３ ハウジング
１３Ａ 吸入部
１４ シール
１５ 駆動軸受
１６ カウンターウェイト
１７ プーリ
１８ 電磁クラッチ
１９ 軸受
２０ 旋回スクロール
２１，２２ シール部材
２４ 軌道
３０ 油溜まり部
３０Ａ 油面
１００ 圧縮室
１０１ 固定ラップ
１０１Ａ 先端部
１０１Ｂ シール溝
１０１Ｅ 終端
１０１Ｓ 始端
１０１Ｗ 側壁
１０２ 固定端板
１０３ 吸入開口
１０４ 吐出ポート
１１１ 主軸
１１２ 偏心軸
１２１，１２２ 軸受
１３１ ハウジング本体
１３１Ａ ボス部
１３１Ｂ ボルト
１３２ フロントハウジング
１３２Ａ スラスト部材
１３３～１３６ 取付部
２０１ 旋回ラップ
２０１Ａ 先端部
２０１Ｅ 終端
２０１Ｗ 側壁
２０２ 旋回端板
２０２Ａ ボス部
２０３ 吸入開口
２０５ 導入空間
Ａ１ 軸線
Ｃ 圧縮機構
Ｄ１ 重力方向
Ｄｓ 距離
Ｅｘ 延長側
ＯＥｘ 反延長側
Ｌ０，Ｌ１ 直線
Ｌ４，Ｌ５ 接線
Ｌｃ 中心線
Ｐ１ 位置
Ｐ４，Ｐ５ 接点
Ｓ１ 吸入ステップ
Ｓ２ 吐出ステップ
Ｈｐ 水平面
Ｘ 中心部
ｒ 旋回半径
１０ 固定スクロール
１１ シャフト
１３ ハウジング
１３Ａ 吸入部
１４ シール
１５ 駆動軸受
１６ カウンターウェイト
１７ プーリ
１８ 電磁クラッチ
１９ 軸受
２０ 旋回スクロール
２１，２２ シール部材
２４ 軌道
３０ 油溜まり部
３０Ａ 油面
１００ 圧縮室
１０１ 固定ラップ
１０１Ａ 先端部
１０１Ｂ シール溝
１０１Ｅ 終端
１０１Ｓ 始端
１０１Ｗ 側壁
１０２ 固定端板
１０３ 吸入開口
１０４ 吐出ポート
１１１ 主軸
１１２ 偏心軸
１２１，１２２ 軸受
１３１ ハウジング本体
１３１Ａ ボス部
１３１Ｂ ボルト
１３２ フロントハウジング
１３２Ａ スラスト部材
１３３～１３６ 取付部
２０１ 旋回ラップ
２０１Ａ 先端部
２０１Ｅ 終端
２０１Ｗ 側壁
２０２ 旋回端板
２０２Ａ ボス部
２０３ 吸入開口
２０５ 導入空間
Ａ１ 軸線
Ｃ 圧縮機構
Ｄ１ 重力方向
Ｄｓ 距離
Ｅｘ 延長側
ＯＥｘ 反延長側
Ｌ０，Ｌ１ 直線
Ｌ４，Ｌ５ 接線
Ｌｃ 中心線
Ｐ１ 位置
Ｐ４，Ｐ５ 接点
Ｓ１ 吸入ステップ
Ｓ２ 吐出ステップ
Ｈｐ 水平面
Ｘ 中心部
ｒ 旋回半径
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】