JP2016011650A - スクロール型流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】固定スクロールと可動スクロールとを備えたスクロール圧縮機において、両スクロール間に生じる摺動抵抗を低減し、延いては、圧縮機効率の向上を図る。【解決手段】可動スクロールにおける固定スクロールとの摺動面と、固定スクロールにおける可動スクロールとの摺動面とに、複数の特殊ディンプル（52）を有するディンプル処理面部（60）を形成する。ディンプル処理面部（60）は、複数の特殊ディンプル（52）以外の部分が特殊プラトー部（51）となっている。【選択図】図３

Description

本発明は、スクロール型流体機械に関するものである。

この種の流体機械としてスクロール圧縮機が知られており、このスクロール圧縮機は固定スクロールのラップと可動スクロールのラップとが噛み合わされることによって、固定スクロールと可動スクロールとの間に圧縮室を形成している（例えば、特許文献１参照）。可動スクロールは、ハウジングの上面にオルダム継手を介して載置されて偏心回転運動を行うように構成されている。上記圧縮室は、この可動スクロールの偏心回転運動に伴って外側から中心部へ向かって移動していくときに、圧縮室の容積が徐々に減少して流体を圧縮するようになっている。可動スクロールの背面側には背圧空間が形成されている。そして、スクロール圧縮機の運転中、この背圧空間の背圧により可動スクロールが固定スクロール側に押し付けられることで、圧縮室のシール性が確保されるようになっている。

上記スクロール圧縮機では、運転中に、可動スクロールとハウジング等との間に摺動抵抗が生じるため、圧縮機効率が低下するという問題があり、この問題を解決するべく現在までに種々の技術が提案されている。

例えば特許文献２に示すものでは、可動スクロールと固定スクロールとの間の摺動抵抗を低減するために、可動スクロールのラップ側の表面に皮膜処理を施して、この表面の面粗度を細かく形成するようにしている。

また、特許文献３に示すものでは、可動スクロールの偏心回転に伴う、オルダムキーとハウジング側のキー溝の側面との摺動抵抗を低減するために、キー溝側面に油保持部を設けるようにしている。この油保持部には、直径が十数μｍのマイクロディンプルが多数形成されており、油供給手段により供給された潤滑油がこのマイクロディンプルによって保持されるようになっている。

特開２０１０−１０１１８８号公報 特開２００９−２４３３０１号公報 特開平１０−１５９７６０号公報

ところで、一般的にスクロール圧縮機（スクロール型流体機械）では、運転中、可動スクロールと固定スクロールとの間に摩擦による摺動抵抗が生じる。具体的には、可動スクロールのラップ先端面と固定スクロールの鏡板の表面との間の摺動抵抗等が挙げられる。ラップ先端面と鏡板の表面との二つの面は、通常、圧縮室のシール性を確保する観点から互いに押付け合うように密着して形成されている。このため、この二つの面の間に生じる摺動抵抗は、例えばオルダムキーとそのキー溝との間に生じる摺動抵抗に比べてかなり大きい。したがって、スクロール圧縮機の効率を向上させる上では、このラップ先端面と鏡板の表面との二面間の摺動抵抗を低減することが鍵となる。

そこで、可動スクロールのラップの先端面に特許文献２に示す皮膜処理を施すことで、ラップ先端面と鏡板の表面との間の摺動抵抗を低減することが考えられる。しかしこの場合、ラップ先端面の表面粗さが滑らかになる分、ラップ先端面に潤滑油が保持され難くなり、潤滑油による摩擦低減効果が十分に得られないという問題がある。

そこで、可動スクロールのラップ先端面における潤滑油の保持性能を高めるべく、ラップ先端面に特許文献３に示すディンプル処理を施すことが考えられる。しかし、単に、特許文献３に示す技術をラップ先端面に適用しても、ラップ先端面の潤滑油の保持性能は高まるものの、ラップ先端面に多数のマイクロディンプル（直径が十数μｍ程度の凹部）が形成される結果、その表面粗さが粗くなって、ラップ先端面と鏡板の表面との摺動抵抗を十分に低減することができないという問題がある。なお、特許文献３には、ディンプル処理面をＲｚ１μｍ以下とすることが示されているが、そうするには高精度な加工が必要となり、加工時間、コストともにかかるため、現実的でない。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、固定スクロールと可動スクロールとを備えたスクロール圧縮機において、両スクロール間に生じる摺動抵抗を低減し、延いては、流体機械の作動効率の向上を図ろうとすることにある。

第１の発明は、渦巻き状のラップ（31）と鏡板（32）とを有する固定スクロール（30）と、渦巻き状のラップ（41）と鏡板（42）とを有する可動スクロール（40）と、上記固定スクロール（30）のラップ（31）と可動スクロール（40）のラップ（41）とが互いに噛み合わされて該両ラップ（31,41）の間に形成される作用室（25）と、上記可動スクロール（40）と固定スクロール（30）との互いの摺動面（30A,40A）の間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段（8,17）とを備えたスクロール型流体機械を対象とする。そして、上記可動スクロール（40）における上記固定スクロール（30）との摺動面（40A）と、上記固定スクロール（30）における上記可動スクロール（40）との摺動面（30A）との少なくとも一方の面は、開口径が１００μｍ以上で且つ深さが１０μｍ以上１５μｍ以下のディンプル（52）が複数形成されたディンプル処理面部（60）を有し、上記ディンプル処理面部（60）は、上記ディンプル（52）以外の部分が、算術平均粗さＲａが０.４μｍ以上０.８μｍ以下のプラトー部（51）となるものである。

第１の発明では、可動スクロール（40）における固定スクロール（30）との摺動面（40A）と、固定スクロール（30）における可動スクロール（40）との摺動面（30A）との少なくとも一方の面に、複数のディンプル（52）を有するディンプル処理面部（60）が形成される。ディンプル処理面部（60）の各ディンプル（52）は、その開口径が１００μｍ以上であり、その深さが１０μｍ以上１５μｍ以下である。潤滑油供給手段（8,17）により両摺動面（30A,40A）の間に供給された潤滑油は、該摺動面（30A,40A）に形成された多数（複数）のディンプル（52）に保持される。これにより、両摺動面（30A,40A）の間に潤滑油を保持して油膜を安定的に形成することができ、この油膜により両摺動面（30A,40A）間の摺動抵抗を低減することができる。

ここで、ディンプル処理面部（60）における潤滑油の保持性能を高めるためには、各ディンプル（52）の開口面積を大きくとることが好ましい。しかし、そうすると、摺動面の面粗度が増加して（表面が粗くなって）両摺動面（30A,40A）同士の固体接触に起因する摺動抵抗が増加するという問題がある。

これに対して、第１の発明では、ディンプル処理面部（60）のうちディンプル（52）以外の部分がプラトー部（51）となっている。このプラトー部（51）は、算術平均粗さＲａが０.４μｍ以上０.８μｍ以下である。このため、上述の如くディンプル（50）の開口面積を従来よりも大きくとったとしても、このことによる摺動面の面粗度の増加を極力抑制することができ、これにより、両摺動面（30A,40A）間に生じる摺動抵抗を確実に低減することができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記可動スクロール（40）の上記ディンプル処理面部（60）を有する摺動面（40A）は、該可動スクロール（40）のラップ（41）の先端面、及び、該可動スクロール（40）の鏡板（42）の固定スクロール（30）側の表面（42a）であるものである。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記固定スクロール（30）の上記ディンプル処理面部（60）を有する摺動面（30A）は、該固定スクロール（30）のラップ（31）の先端面、及び、該固定スクロール（30）の鏡板（32）の可動スクロール（40）側の表面であるものである。

第２及び第３の発明では、第１の発明と同様の作用効果を得ることができる。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか一つの発明において、上記ディンプル処理面部（60）は、上記可動スクロール（40）と上記固定スクロール（30）との互いの摺動面（30A,40A）に加えて、上記可動スクロール（40）のラップ（41）の側面と上記固定スクロール（30）のラップ（31）の側面との少なくとも一方の面にも形成されている。

第４の発明では、可動スクロール（40）のラップ（41）の側面と固定スクロール（30）のラップ（31）の側面との少なくとも一方の面にさらにディンプル処理面部（60）を形成するようにしたことで、潤滑油供給手段（8,17）より両スクロール（30,40）の摺動面（30A,40A）間に供給された潤滑油の一部が各ラップ（31,41）の側面にも保持される。これにより、可動スクロール（40）のラップ（41）と固定スクロール（30）のラップ（31）との間に形成された作用室（25）の周方向の両端部の微小な隙間が、両ラップ（31,41）の側面（31h,41h）に保持された潤滑油によってシールされて、これにより、作用室（25）のシール性を向上させることができる。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか一つの発明において、上記ディンプル処理面部（60）は、最大谷深さＲｖが１０μｍ以上１５μｍ以下であり、且つ切断レベル２０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（２０）は７０％以上であるものである。

第５の発明では、ディンプル処理面部（60）におけるプラトー部（51）の存在比率を可及的に高めることができる。

第１の発明では、上記可動スクロール（40）と上記固定スクロール（30）との互いの摺動面（30A,40A）のうち少なくとも一方に、複数のディンプル（52）を有するディンプル処理面部（60）を形成するとともに、該ディンプル処理面部（60）のうちディンプル（52）以外の部分をプラトー部（51）としている。このため、ディンプル処理面部（60）の面粗度の増加の抑制とディンプル処理面部（60）における潤滑油の保持性能の向上との両立を図ることができる。これにより、両スクロール（30,40）の摺動面（30A,40A）間の摺動抵抗を低減して、流体機械の作動効率を向上させることが可能となる。

第２及び第３の発明では、第１の発明と同様の効果をより一層確実に得ることができる。

第４の発明では、可動スクロール（40）のラップ（41）の側面（41h）と固定スクロール（30）のラップ（31）の側面（31h）との少なくとも一方の面にさらにディンプル処理面部（60）を形成するようにしたことで、可動スクロール（40）のラップ（41）と固定スクロール（30）のラップ（31）との間に形成された作用室（25）の周方向の両端部の微小な隙間を、両ラップ（31,41）の側面（31h,41h）に形成されたディンプル処理面部（60）にて保持された潤滑油によりシールすることができる。これにより、作用室（25）のシール性を向上させて、流体機械の作動効率をさらに向上させることができる。

第５の発明では、ディンプル処理面部（60）におけるプラトー部（51）の存在比率を高めて、両スクロール（30,40）の摺動面（30A,40A）間の摺動抵抗を可及的に低減することができる。

実施形態１のスクロール圧縮機の縦断面図である。 （ａ）は、実施形態１の固定スクロールの縦断面図であり、（ｂ）は、実施形態１の可動スクロールの縦断面図である。 （ａ）は、従来のディンプル処理面部の表面粗さ曲線を示し、（ｂ）は、本実施形態のディンプル処理面部（特殊ディンプル処理が施された面部）の表面粗さ曲線を示す。 （ａ）は、実施形態１の圧縮機と比較例の圧縮機I,IIとの圧縮機特性を比較したグラフであり、（ｂ）は、摺動パラメータと摩擦係数との相関関係（ストライベック曲線）を示すグラフである。 （ａ）は、実施形態２の固定スクロールの縦断面図であり、（ｂ）は、実施形態２の可動スクロールの縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態に係るスクロール流体機械（100）の一例を示す。この例では、スクロール流体機械（100）は、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機（1）とされ、例えば、冷媒回路を備えた冷凍装置に使用される。

−スクロール圧縮機の構成−
上記スクロール圧縮機（1）は、ケーシング（2）の内部に、圧縮機構（20）と駆動機構（10）とが備えられて構成されている。

上記圧縮機構（20）は、ケーシング（2）の内部の上部側に配設され、駆動機構（10）は、ケーシング（2）の内部の下部側に配置されている。ケーシング（2）の内部は、圧縮機構（20）を介して２つの空間に区画され、圧縮機構（20）の下方の空間が高圧空間（S1）で、圧縮機構（20）の上方の空間が低圧空間（S2）になっている。

上記ケーシング（2）は、円筒状のケーシング本体（7）と、ケーシング本体（7）の上端部に固定された上蓋（3）と、ケーシング本体（7）の下端部に固定された下蓋（4）とを有している。また、ケーシング（2）には、流体である冷媒の吐出管（5）が下部に、吸入管（6）が上部に設けられている。

上記ケーシング（2）の内部には、圧縮機構（20）と一体化される上部ハウジング（21）が固定されている。また、ケーシング（2）の内部には、駆動機構（10）の下方に下部ハウジング（15）が固定されている。

上記駆動機構（10）は、モータ（12）と、該モータ（12）に連結された駆動軸（11）とから構成されている。

モータ（12）は、ケーシング本体（7）に固定された環状のステータ（13）と、上記ステータ（13）の内周側に装着されたロータ（14）とを備え、上記ロータ（14）には駆動軸（11）が連結されている。

駆動軸（11）は、モータ（12）を挟んでその上下にそれぞれ設けられた上側軸受部（22a）と下側軸受部（22b）とによって回転可能に支持されている。駆動軸（11）の上端部には、駆動軸（11）の回転軸心に対して偏心したクランク軸部（11a）が形成されている。このクランク軸部（11a）は、可動スクロール（40）の背面に設けられた円筒状のボス部（40a）に滑り軸受（43）を介して挿入されている。駆動軸（11）の下端部には、遠心給油ポンプ（8）が設けられ、該遠心給油ポンプ（8）がケーシング（2）の底部の油溜め部（16）に浸漬されている。

駆動軸（11）には、その下端から上端に亘って給油通路（17）が形成され、この給油通路（17）の下端が上記遠心給油ポンプ（8）に連通されている。給油通路（17）は、駆動軸（11）の下端から上端に向かう途中の二カ所で分岐して、各分岐通路（17a,17b）がそれぞれ上側軸受部（22a）及び下側軸受部（22b）に潤滑油を供給するように構成されている。給油通路（17）の上端は、駆動軸（11）の上端面に開口して、駆動軸（11）の上端面と可動スクロール（40）の鏡板（42）との間の空間（39）に連通している。

上記圧縮機構（20）は、上部ハウジング（21）に固定される固定スクロール（30）と、該固定スクロール（30）に対して偏心回転運動をするように構成された可動スクロール（40）とで構成されている。上記固定スクロール（30）は、固定側の鏡板（32）と、この固定側の鏡板（32）にエンドミルで溝加工することで該鏡板（32）に一体的に形成された渦巻き状の固定側ラップ（31）とを有し、上記鏡板（32）の外周部（33）において上部ハウジング（21）にボルト固定されている。同様に、上記可動スクロール（40）は、鏡板（42）と鏡板（42）に一体的に形成された渦巻き状の可動側ラップ（41）とを有している。

上記固定側ラップ（31）と可動側ラップ（41）とは互いに噛み合っている。固定側の鏡板（32）と可動側の鏡板（42）との間には、両ラップ（31,41）の間が圧縮室（25）として構成されている。この圧縮室（25）は、可動スクロール（40）が公転するのに伴って、両ラップ（31,41）間の容積が拡大する際に冷媒を吸入し、該容積が収縮する際に冷媒を圧縮するように構成されている。

上記鏡板（32）の外周部（33）の内側には、冷媒の吸入口（23）が連通する吸入空間（26）が形成され、該吸入口（23）はケーシング（2）の内部における圧縮機構（20）の上方の低圧空間（S2）を介して吸入管（6）と繋がっている。また、圧縮室（25）の中心部には、冷媒の吐出口（24）が形成され、該吐出口（24）はケーシング（2）の内部における圧縮機構（20）の下方の高圧空間（S1）を介して吐出管（5）と繋がっている。

−ディンプル処理面部−
上記可動スクロール（40）と固定スクロール（30）との摺動面（30A,40B）は、複数の特殊ディンプル（52）が形成されたディンプル処理面部（60）を有している。

図２には、各スクロール（30,40）においてディンプル処理面部（60）が形成される領域を二点鎖線で示している。すなわち、ディンプル処理面部（60）は、可動スクロール（40）における固定スクロール（30）との摺動面（40A）の全面（図２（ｂ）参照）と、固定スクロール（30）における可動スクロール（40）との摺動面（30A）の全面（図２（ａ）参照）とに形成されている。より詳細には、ディンプル処理面部（60）は、可動スクロール（40）のラップ（41）の先端面（41f）の全面及び可動スクロール（40）における鏡板（42）の固定スクロール（30）側の表面（42a）の全面、並びに、固定スクロール（30）のラップ（31）の先端面（31f）の全面及び固定スクロール（30）における鏡板（32）の可動スクロール（40）側の表面（32a）の全面に形成されている。

ディンプル処理面部（60）には、多数の特殊ディンプル（52）が形成されている。本実施形態のディンプル処理面部（60）は、各摺動面（30A，40A）に対して、後述する特殊ディンプル処理を施すことによって形成されている。本実施形態のディンプル処理面部（60）（図３（ｂ）参照）の特殊ディンプル（52）は、従来のディンプル処理面部（70）（図３（ａ）参照）のマイクロディンプル（50）に比べて、開口径（D）が大きい。なお、マイクロディンプル（50）とは、直径が数μｍ〜数十μｍの開口径（D）を有する微小凹部である。

図３は、触針式の表面粗さ測定器を用いて、本実施形態のディンプル処理面部（60）と従来のディンプル処理面部（70）とのそれぞれの表面粗さを測定した粗さ曲線を示している。従来のディンプル処理面部（70）は、各マイクロディンプル（50）の開口径（D）が１００μｍより小さくその深さ（h）が５〜１０μｍである。一方、本実施形態のディンプル処理面部（60）は、各特殊ディンプル（52）の開口径（D）が１００μｍ以上であり、且つ各特殊ディンプル（52）の深さ（h）が１０μｍ以上１５μｍ以下である。つまり、本実施形態の各特殊ディンプル（52）は、その開口径（D）及び深さ（h）が、従来のマイクロディンプル（50）よりも大きい。

また、図３(ａ)に示すように、従来のディンプル処理面部（70）において、各マイクロディンプル（50）間の部分は、粗さ曲線が不規則で粗い凹凸波形を示している。一方、本実施形態のディンプル処理面部（60）において、各特殊ディンプル（52）間の部分は、粗さ曲線の凸部の頂部が除去された滑らかな平坦状の波形を示している。

このように、本実施形態のディンプル処理面部（60）では、各特殊ディンプル（52）間に特殊プラトー部（51）が形成されている。この特殊プラトー部（51）は、その算術平均粗さＲａが０.４μｍ以上０.８μｍ以下である。

ここで、算術平均粗さとは、基準長さにおける粗さ曲線の絶対値の平均であり、その測定方法はJIS B 0601-2001に従う。この算術平均粗さＲａは、凹凸の度合いを直感的に表現する指標として最も多用されており、数値が低いほど滑らかな表面であることを表している。

特殊プラトー部（51）の算術平均粗さＲａ（０.４〜０.８μｍ）は、従来のディンプル処理面部（70）における各マイクロディンプル（50）間の算術平均粗さＲａ（＝１．０〜１．２μｍ）に比べてかなり小さい。このことから、特殊プラトー部（51）は、定性的に表現すると「平坦状の滑らかな部分」であるということができる。

本実施形態のディンプル処理面部（60）における特殊プラトー部（51）の存在比率は例えば負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）（Ｃ：切断レベル％）によって表すことができる。負荷長さ率Ｒｍｒ（Ｃ）とは、ある切断レベルＣ（本実施形態で２０％）における粗さ曲線要素の負荷長さの評価長さに対する比率（％）を表したものであり、その測定方法はJIS B 0601-2001に従う。

従来のディンプル処理面部（70）では、Ｒｍｒ（２０）が略３０％であるのに対し、本実施形態のディンプル処理面部（60）では、Ｒｍｒ（２０）が略７０％以上となっている。このことは、最も高い凸部の高さをＨとしたときにその頂部から２０％の深さ（h）で表面を水平に切断すると、表面の７０％が切り取られる、すなわち、最も高い凸部から２０％以内に表面全体の７０％以上の領域が含まれることを意味している。言い換えると、高低差がｈ（＝Ｈ×０.２μｍ）以内という非常に滑らかな領域が全体の７０％以上を占めた状態にあると言える。

また、特殊プラトー部（51）は、その最大谷深さＲｖが１０μｍ以上１５μｍ以下である。この最大谷深さＲｖは、JIS B 0601-2001に規定されているものである。

本実施形態で採用した特殊ディンプル処理は、特殊ディンプル（52）を形成するための荒工程と特殊プラトー部（51）を形成するための仕上げ工程とを含む。粗工程では、ショットピーニング装置内に可動スクロール（40）（又は固定スクロール（30））をセットし、そのディンプル形成予定面に対して所定サイズの球状粒子を吹き付ける。こうして、この粗工程において、球状粒子のサイズに応じた多数（複数）の特殊ディンプル（52）がディンプル形成予定面に形成される。仕上げ工程では、この多数の特殊ディンプル（52）が形成された面部に対して、粗工程で使用した粒子とは異なる粒子を吹き付ける。これにより、特殊ディンプル（52）同士の間の部分が、この小径粒子との衝突により平坦化されて特殊プラトー部（51）となる。

−スクロール圧縮機の運転動作−
次に、上記スクロール圧縮機（1）の運転動作について説明する。

圧縮機モータ（12）を回転させると、この回転に伴って駆動軸（11）が回転する。駆動軸（11）の回転は、軸受部（22）を介して可動スクロール（40）に伝達され、可動スクロール（40）が、駆動軸（11）の回転中心の周りで公転動作することで、固定スクロール（30）と可動スクロール（40）との間に形成された圧縮室（25）の容積が変化する。これにより、圧縮室（25）では、上記容積変化に伴って、吸入口（23）から低圧の冷媒が吸引されるとともに、該冷媒が圧縮される。

これら一連の動作によって吸入管（6）及び固定スクロール（30）の吸入口（23）を通って低圧の冷媒ガスが圧縮室（25）内に吸い込まれた後、この圧縮室（25）で圧縮されて高圧となり、可動スクロール（40）の吐出管（5）から吐出される。

このとき、上記油溜め部（16）の潤滑油は遠心給油ポンプ（8）によって給油通路（17）を経てクランク軸部（11a）の上端面まで汲み上げられた後、可動スクロール（40）のボス部（40a）とクランク軸部（11a）の上端面（11f）との間の軸受（27）内外周面を潤滑しながらクランク軸部（11a）の上端面と可動スクロール（40）の鏡板（42）の下面との間の空間（39）まで流れる。

そして、その潤滑油の一部は、冷媒ガスの圧縮途中段階でスクロール圧縮機構（20）の内外の圧力差により上記可動スクロール（40）の鏡板（42）に開口された油注入孔（42g）から圧縮室（25）内に供給される。このことにより、固定スクロール（30）及び可動スクロール（40）のラップ（31,41）の各先端面（31f,41f）と相手側スクロール（30,40）の鏡板（32,42）との間に潤滑油が浸透し、この浸透した潤滑油が圧縮室（25）のシール剤として機能することで圧縮室（25）の気密性が保持されるとともに、浸透した潤滑油が油膜化してラップ（31,41）の各先端面（31f,41f）と相手側のスクロール（30,40）の鏡板（32,42）との間の摺動抵抗を低減する。また、可動スクロール（40）に形成された油注入孔（42f）から固定スクロールの鏡板（32）と可動スクロール（40）の鏡板（42）との摺動部に供給される潤滑油によって、両鏡板（32,42）間の摺動抵抗が低減される。

−実施形態１の効果−
ここで、上記実施形態では、上記固定スクロール（30）及び可動スクロール（40）のラップ（31,41）の各先端面（31f,41f）と相手側スクロール（30,40）の鏡板（32,42）の表面とのぞれぞれに全面に亘って、複数の特殊ディンプル（52）を有するディンプル処理面部（60）を形成するようにしたことで、各ラップ先端面（31f,41f）と鏡板（32,42）との隙間に浸透した潤滑油及び両鏡板（32,42）間に供給された潤滑油をこの複数の特殊ディンプル（52）によって保持することができる。これにより、両スクロール（30,40）間の摺動隙間に油膜を安定的に形成することができる。よって、固定スクロール（30）と可動スクロール（40）との摺動抵抗を低減して、圧縮機効率を向上させることができる。

図４（a）は、上記実施形態に係るスクロール圧縮機（1）と比較例に係るスクロール圧縮機（I,II）とで圧縮機性能を比較したグラフである。本グラフの横軸は摺動パラメータＫ（＝潤滑油の粘度η×摺動面間の滑り速度ｖ／摺動面同士の押圧荷重Ｆｎ）を示し、縦軸は圧縮機効率を示している。図中の○のプロットは、固定スクロール（30）及び可動スクロール（40）の摺動面（30A,40A）に特殊ディンプル処理を施した本実施形態の圧縮機（1）を示し、□のプロットは、該摺動面（30A,40A）に従来のディンプル処理を施した比較用の圧縮機Ｉを示し、▲のプロットは、該摺動面（30A,40A）にディンプル処理を一切施さない比較用の圧縮機IIを示している。

上記摺動パラメータＫは、ストライベック曲線（S1）（図４（ｂ）参照）にて使用される公知のパラメータである。ストライベック曲線（S1）は、流体潤滑理論に基づいて上記摺動パラメータＫと摩擦係数ｆとの関係をグラフ化した公知の曲線である。このグラフによれば、Ｋ＝ｋｍで摩擦係数ｆが最小になっており、Ｋ＝ｋｍを含むｋａ≦Ｋ≦ｋｂの範囲が流体潤滑理論でいうところの混合潤滑領域Ｒ_Iであり、Ｋ＜ｋａの範囲が境界潤滑領域Ｒ_IIであり、ｋｂ＜Ｋの範囲が流体潤滑領域Ｒ_IIIである。流体潤滑領域Ｒ_IIIでは、潤滑油が両摺動面（30A,40A）間に介在して各摺動面（30A,40A）が完全に分離して摺動する領域であり、境界潤滑領域Ｒ_IIは、摩擦現象が潤滑油の粘性からは説明できない領域であって潤滑油の界面化学的性質が重要となる領域であり、混合潤滑領域Ｒ_Iは、流体潤滑と境界潤滑とが混在して起こる領域である。

図４（a）を参照して、各圧縮機（1,I,II）の圧縮機効率を比較すると、摺動パラメータＫ＝ｋ１となる運転領域では、各圧縮機（1,I,II）の効率は略同じであり、両スクロール（30,40）の摺動面（30A,40A）に特殊ディンプル処理を施したことによる効果は殆ど見られない。同様に、摺動パラメータＫがＫ＝ｋ２，ｋ３，ｋ４となる運転領域においても、本実施形態に係る圧縮機１の方が比較例に係る圧縮機（I,II）に比べて圧縮機効率がやや高いだけで特殊ディンプル処理による効果は殆ど見られない。これは摺動パラメータＫがｋ１〜ｋ４となる運転領域では、両摺動面（30A,40A）間の潤滑状態は流体潤滑領域Ｒ_III又は混合潤滑領域Ｒ_Iに属するため、両摺動面（30A,40A）にディンプル処理を施すまでもなく両摺動面（30A,40A）間に潤滑油を良好に保持できるためと考えられる。

一方、摺動パラメータＫがＫ＝ｋ５となる運転領域では、本実施形態に係る圧縮機（1）の方が比較例に係る圧縮機（I,II）に比べて圧縮機効率が大幅に増加していることがわかる。これは以下の理由による。すなわち、摺動パラメータＫ＝ｋ５となる運転領域では、両摺動面（30A,40A）間の潤滑状態が境界潤滑領域Ｒ_IIに属するため、両摺動面（30A,40A）間に潤滑油が保持され難い状態にあるが、本実施形態では、このような潤滑油が保持され難い運転領域であっても、上述の如く、ディンプルの開口径（D）及び深さ（h）を従来よりも大きくとることで、両摺動面（30A,40A）間の潤滑油の保持性能が向上したためと考えられる。

ここで、このようにパラメータＫが非常に小さい運転領域（摺動条件が厳しい運転領域）では、両摺動面（30A,40A）にディンプル処理を施すことによって油膜を形成することができたとしてもその厚みは非常に薄いため、両摺動面（30A,40A）同士が固体接触する場合がある。このため、単にディンプルの開口径（D）や深さ（h）を大きくとったとするとその分だけ摺動面（30A,40A）の面粗度が粗くなって、この固体接触による摩擦抵抗（摺動抵抗）が増加してしまう。この結果、折角の流体潤滑効果がこの摩擦抵抗の増加によって打ち消されてしまうという問題がある。

これに対して、本実施形態では、ディンプル処理面部（60）のうち特殊ディンプル（52）以外の部分が滑らかな特殊プラトー部（51）となっているため、この固体接触による摩擦抵抗を確実に低減することができる。よって、摺動面（30A,40A）に特殊ディンプル（52）を形成することによる潤滑油の保持効果と特殊プラトー部（51）を形成することによる摩擦低減効果とが相俟って、特に摺動条件が厳しい運転条件下において圧縮機効率を格段に向上させることができる。

〈実施形態２〉
図５は、本発明の実施形態２を示し、この実施形態２では、固定スクロール（30）と可動スクロール（40）との摺動面（30A,40A）以外の面（31h,41h）にも特殊ディンプル処理を施した点で上記実施形態１とは異なっている。尚、図２と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。

すなわち、本実施形態２では、ディンプル処理面部（60）は、可動スクロール（40）のラップ（41）の先端面（41f）の全面及び可動スクロール（40）における鏡板（42）の固定スクロール（30）側の表面（42a）の全面、並びに、固定スクロール（30）のラップ（31）の先端面（31f）の全面及び固定スクロール（30）における鏡板（32）の可動スクロール（40）側の表面（32a）の全面に加えて、可動スクロール（40）のラップ（41）の側面（41h）の全面及び固定スクロール（30）のラップ（31）の側面（31h）の全面にも形成されている（図５参照）。

この構成よれば、可動スクロール（40）と固定スクロール（30）との摺動面（30A,40A）の全面に特殊ディンプル処理を施すようにしたことで、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態２では、各スクロール（30,40）のラップ（31,41）の側面（31h,41h）にもさらに特殊ディンプル処理を施すようにしたことで、圧縮機構（20）内に供給された潤滑油の一部が各ラップ（31,41）の側面（31h,41h）の特殊ディンプル（52）に保持される。これにより、可動スクロール（40）のラップ（41）と固定スクロール（30）のラップ（31）との間に形成された圧縮室（25）の周方向の両端部の微小な隙間が、各ラップ（31,41）の側面に保持された潤滑油によってシールされて、これにより、圧縮室（25）のシール性を向上させることができる。したがって、上記実施形態１に比べて、圧縮機効率をさらに向上させることができる。

〈他の実施形態〉
本発明の構成は、上記各実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。

すなわち、上記各実施形態において、例えば、可動スクロール（40）の背面側に背圧室を設けるとともに、この背圧室に連通路を介して高圧の冷媒を導入するようにしてもよい。こうすることで、背圧室の背圧によって可動スクロール（40）を固定スクロール（30）に対して強固に押し付けることができ、これにより、両スクロール（30,40）間に形成された圧縮室（25）のシール性を向上させることができる。このように、背圧室の背圧を利用して可動スクロール（40）を固定スクロール（30）に押し付けるようにしたスクロール圧縮機（1）では、背圧室を設けない場合に比べて、各スクロール（30,40）間の摺動抵抗が増加するが、上述の如く、各スクロール（30,40）の摺動面（30A,40A）に特殊ディンプル処理を施すことにより、この摺動抵抗の増加抑制し、圧縮機効率の向上を図ることができる。

また、上記各実施形態では、スクロール型流体機械の一例としてスクロール圧縮機（1）を示したが、これに限ったものではなく、スクロール型流体機械として例えばスクロール式の膨張機を採用することもできる。

本発明は、固定スクロールと可動スクロールとを備えたスクロール型流体機械に有用であり、特に両スクロールの摺動面間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段を備えたスクロール流体機械に有用である。

２５ 圧縮室（作用室）
３０ 固定スクロール
３０Ａ 摺動面
３１ ラップ
３１ｈ ラップ側面
３２ 鏡板
４０ 可動スクロール
４０Ａ 摺動面
４１ ラップ
４１ｈ ラップ側面
４２ 鏡板
５１ プラトー部
５２ 特殊ディンプル（ディンプル）
６０ ディンプル処理面部

Claims (5)

1. 渦巻き状のラップ（31）と鏡板（32）とを有する固定スクロール（30）と、渦巻き状のラップ（41）と鏡板（42）とを有する可動スクロール（40）と、上記固定スクロール（30）のラップ（31）と可動スクロール（40）のラップ（41）とが互いに噛み合わされて該両ラップ（31,41）の間に形成される作用室（25）と、上記可動スクロール（40）と固定スクロール（30）との互いの摺動面（30A,40A）の間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段（8,17）とを備えたスクロール型流体機械であって、
   上記可動スクロール（40）における上記固定スクロール（30）との摺動面（40A）と、上記固定スクロール（30）における上記可動スクロール（40）との摺動面（30A）との少なくとも一方の面は、開口径が１００μｍ以上で且つ深さが１０μｍ以上１５μｍ以下のディンプル（52）が複数形成されたディンプル処理面部（60）を有し、
   上記ディンプル処理面部（60）は、上記ディンプル（52）以外の部分が、算術平均粗さＲａが０.４μｍ以上０.８μｍ以下のプラトー部（51）となっていることを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 請求項１において、
   上記可動スクロール（40）の上記ディンプル処理面部（60）を有する摺動面（40A）は、該可動スクロール（40）のラップ（41）の先端面、及び、該可動スクロール（40）の鏡板（42）の固定スクロール（30）側の表面であることを特徴とするスクロール型流体機械。
3. 請求項１又は２において、
   上記固定スクロール（30）の上記ディンプル処理面部（60）を有する摺動面（30A）は、該固定スクロール（30）のラップ（31）の先端面、及び、該固定スクロール（30）の鏡板（32）の可動スクロール（40）側の表面であることを特徴とするスクロール型流体機械。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
   上記ディンプル処理面部（60）は、上記可動スクロール（40）と上記固定スクロール（30）との互いの摺動面（30A,40A）に加えて、上記可動スクロール（40）のラップ（41）の側面と上記固定スクロール（30）のラップ（31）の側面との少なくとも一方の面にも形成されていることを特徴とするスクロール型流体機械。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
   上記ディンプル処理面部（60）は、最大谷深さＲｖが１０μｍ以上１５μｍ以下であり、且つ切断レベル２０％における負荷長さ率Ｒｍｒ（２０）は７０％以上であることを特徴とするスクロール型流体機械。

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