JP2006029280A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮機の大型化をともなうことなく、冷媒ガスによる潤滑油の希釈を防止することができる圧縮機を提供する。
【解決手段】 内部に空間ｍを有するハウジング１１と、該ハウジング１１内に配置され、前記空間ｍ内に取り込まれた冷媒を圧縮する圧縮機構１２と、該圧縮機構１２を駆動する回転軸１３と、を備えた圧縮機１０であって、前記ハウジング１１内に、前記空間ｍを前記回転軸側の空間と前記ハウジング側の空間とに区画する隔壁１５１が設けられており、前記ハウジング１１側の空間が、潤滑油を貯溜する油溜まり１５ａとされていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機等に適用される圧縮機に関するものである。

空気調和機等に適用される圧縮機としては、ハウジングの内側に油溜まりを有するものや、ハウジングの外側に潤滑油貯留タンクを有するものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２７４８１号公報（図１、図２）

しかしながら、上記文献の図２に開示された、ハウジングの内側に油溜まりを有する圧縮機では、この油溜まりに貯溜された潤滑油の液面と冷媒ガスとの接触面積が大きくなるため、潤滑油が冷媒ガスにより希釈され、潤滑油の粘度が低下してしまうといった問題点があった。
また、上記文献の図１に開示された、ハウジングの外側に潤滑油貯留タンクを有する圧縮機では、潤滑油貯留タンクを設けることにより潤滑油の液面と冷媒ガスとの接触面積が小さくなり、冷媒ガスによる潤滑油の希釈が抑制されて、潤滑油の粘度低下が抑制されるものの、潤滑油貯留タンクがハウジングの外側に配置されているため、圧縮機の外径寸法が大きくなり、圧縮機が大型化してしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、圧縮機の大型化をともなうことなく、冷媒ガスによる潤滑油の希釈を防止することができる圧縮機を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の圧縮機は、内部に空間を有するハウジングと、該ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた冷媒を圧縮する圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する回転軸と、を備えた圧縮機であって、前記ハウジング内に、前記空間を前記回転軸側の空間と前記ハウジング側の空間とに区画する隔壁が設けられており、前記ハウジング側の空間が、潤滑油を貯溜する油溜まりとされていることを特徴とする。
このような圧縮機によれば、隔壁によりハウジング内の空間が回転軸側の空間とハウジング側の空間とに二分されるとともに、ハウジング側の空間内に潤滑油が貯留されるようになっており、ハウジング側の空間内に貯溜された潤滑油の液面と冷媒（ガス）との接触面積の減少が図られ、冷媒（ガス）による潤滑油の希釈が低減されるとともに、潤滑油の粘度低下が抑制される。
また、隔壁はハウジング内に設けられるようになっているので、隔壁を設けることによって圧縮機の外形寸法が大きくなることがなく、圧縮機の大型化が回避される。

請求項２に記載の圧縮機は、前記ハウジング側の空間が、前記圧縮機構と分離かつ離間して配置されていることを特徴とする。
このような圧縮機によれば、ハウジング側の空間がメインの冷媒流路と分離かつ離間して設けられているので、冷媒（ガス）中への潤滑油の混入（溶け込み）がさらに防止される。

本発明による圧縮機によれば、油溜まりに貯溜された潤滑油の液面と冷媒（ガス）との接触面積を小さくすることができ、冷媒（ガス）による潤滑油の希釈を低減させることができるとともに、潤滑油の粘度低下を抑制することができる。
また、ハウジング内の空間を回転軸側の空間とハウジング側の空間とに区画する隔壁が、ハウジング内に設けられるようになっているので、このような隔壁を設けることによって圧縮機の外形寸法が大きくなることがなく、圧縮機の大型化を回避することができる。
加えて、潤滑油の冷媒ガス中への溶け込みによる冷媒中の油の割合が増加することを防止でき、結果として油面低下も防止できる。

以下、本発明による圧縮機（以下、「スクロール圧縮機」という）の第１実施形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明がこれに限定解釈されるものでないことは勿論である。なお、図１は、本実施形態のスクロール圧縮機１０を示す図であって、その回転軸の軸線を含む断面で見た場合の断面図である。

図１に示すように、本実施形態によるスクロール圧縮機１０は、内部に密閉空間ｍを有するハウジング１１と、このハウジング１１内に配置され、密閉空間ｍ内に取り込まれた冷媒ガスを圧縮するスクロール圧縮機構１２と、このスクロール圧縮機構１２を駆動する回転軸１３と、この回転軸１３の駆動により密閉空間ｍ内に潤滑油を供給する潤滑油供給ポンプ１４とを主たる要素として構成されたものである。

ハウジング１１は、フロントハウジング１５と、リアハウジング１６とを備えてなり、これらを組み合わせてから複数本のボルト１７で結合することにより、内部に密閉空間ｍが形成されるようになっている。
フロントハウジング１５の内側にはリブＢ１〜Ｂ６が立設されているとともに、リブＢ１の先端からリブＢ５の先端にかけて、後述する隔壁１５１が設けられており、これにより、後述する油溜まり１５ａが４つの区画（部屋）Ａ１〜Ａ４に分割されるようになっている。また、これら区画Ａ１〜Ａ４は、後述する連通孔１９により連通されている。すなわち、潤滑油がこれら区画Ａ１〜Ａ４内に溜まるようになっている。
これにより、区画Ａ１〜Ａ４内の潤滑油と冷媒とが接触しにくくなっているので、潤滑油の冷媒ガス中への溶け込みによるＯＣＲ（冷媒中の油の割合）の増加および油面低下を防ぐことができる。
なお、符号１８は、これらフロントハウジング１５およびリアハウジング１６間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングである。
リアハウジング１６の上部には、冷媒ガスを吸入する吸入ポート１６ａが、密閉空間ｍに連通するように形成されており、リアハウジング１６の側部には、スクロール圧縮機構１２で圧縮された後の圧縮流体を吐出する吐出ポート１６ｂが形成されている。また、リアハウジング１６の下方空間（すなわち、密閉空間ｍの下方）は、スクロール圧縮機構１２や各軸受等の各摺動部分を潤滑した後の潤滑油を集める集油部１６ｃとなっている。

一方、フロントハウジング１５の下方空間および両側方空間（すなわち、密閉空間ｍの下方および両側方）には、フロントハウジング１５の基端部壁面から後述するケーシング２６の壁面に向かって、回転軸１３の下方および両側方を取り囲むように隔壁１５１が延設されている。図１（ｂ）に示すように、隔壁１５１は、回転軸１３およびバランスウェイトＷの周方向外側を、上方を除いて所定角度（本実施形態では約２５０度）にわたって囲繞するように設けられている。隔壁１５１の先端面１５１ａはケーシング２６の壁面と当接しており、フロントハウジング１５の下方空間および両側方空間が、半径方向内側（回転軸側）の空間と半径方向外側（ハウジング側）の空間とに二分されるようになっている（図１（ｂ）参照）。半径方向外側の空間は、連通孔１９を介して集油部１６ｃと連通する油溜まり１５ａとなっており、スクロール圧縮機構１２や各軸受等の各摺動部分を潤滑した後の潤滑油ＬＯが貯溜されるようになっている。

スクロール圧縮機構１２は、固定スクロール２０と、旋回スクロール２１と、オルダムリング２２とを備えるものである。
固定スクロール２０は、固定端板２０ａとその内面に立設された渦巻状壁体２０ｂとを備え、固定端板２０ａの中央部には、吐出ポート２０ｃが形成されている。この吐出ポート２０ｃは、吐出弁２３により開閉される。

旋回スクロール２１は、旋回端板２１ａとその内面に立設された渦巻状壁体２１ｂとを備えている。旋回端板２１ａの外面に立設されたボス２１ｃ内には、偏心ブッシュ２４が、軸受メタル（軸受ブッシュ）２５を介して回転自在に嵌合され、この偏心ブッシュ２４に穿設された穴に、回転軸１３の端部から突出した偏心ピン１３ａが嵌合されている。そして、固定スクロール２０と旋回スクロール２１とを相互に所定距離だけ偏心させ、かつ１８０度だけ角度をずらして噛み合わせることにより、複数の圧縮室Ｃが形成されるようになっている。
また、旋回スクロール２１は、リアハウジング１６の内部に固定されたケーシング２６に摺動自在に支持されており、旋回スクロール２１とケーシング２６との間には、旋回スクロール２１の公転旋回運動を許容するがその自転を阻止するオルダムリング２２が設けられている。

回転軸１３は、エンジンや電動モータ等の図示しない駆動機構により、その軸線回りに回転するロータシャフトであり、その先端には、偏心した軸線を有する前述した偏心ピン１３ａが突出形成されている。そして、この回転軸１３は、フロントハウジング１５側に設けられた第１軸受２７と、ケーシング２６に設けられた第２軸受２８とにより、その軸線回りに回転可能に支持されており、旋回スクロール２１のスラスト力は、ケーシング２６の一端面（旋回スクロール２１の底面と対向する側の端面）２６ａにより支持されている。また、第１軸受２７と第２軸受２８との間に位置する回転軸１３の外周面には、バランスウェイト（「カウンターウェイト」ともいう）Ｗが取り付けられている。
回転軸１３の内部には、前述した潤滑油供給ポンプ１４からの潤滑油を、前述したボス２１ｃ内の軸受メタル２５や、スクロール圧縮機構１２、第２軸受２８等の潤滑を要する各摺動部分に向かって供給する潤滑油供給路１３ｂが形成されている。
なお、図中の符号Ｍは電磁クラッチを示しており、これにより図示しないエンジンや電動モータ等からの駆動力が、回転軸１３へ伝達されたりされなかったりするようになっている。
また、第２の軸受２８を潤滑した潤滑油ＬＯの一部は、バランスウェイトＷの側へサイドフローする（漏れ出る）ようになっているが、その量は非常に少ないため冷媒ガスとの接触によりミスト化するので、隔壁１５１の半径方向内側の表面（すなわち、隔壁１５１の上面）には潤滑油ＬＯは溜まらないようになっている。

このような構造を有するスクロール圧縮機１０では、電磁クラッチＭが入れられることによりエンジンや電動モータ等からの駆動力が回転軸１３に伝達されるとともに回転軸１３が回転され、この回転が偏心ピン１３ａ、偏心ブッシュ２４、およびボス２１ｃを介してスクロール圧縮機構１２の旋回スクロール２１に伝達される。旋回スクロール２１はオルダムリング２２により自転を阻止されながら公転旋回半径を半径とする円軌道上で公転旋回運動を行うようになっている。

そうすると、冷媒ガスが吸入ポート１６ａを介してハウジング１１の密閉空間ｍに入り、図示省略の経路を経てスクロール圧縮機構１２の圧縮室Ｃに吸入される。そして、旋回スクロール１９の公転旋回運動によって圧縮室Ｃの容積が減少するのに伴い冷媒ガスが圧縮されながら中央部に至り、吐出ポート２０ｃからリアハウジング１６の吐出ポート１６ｂを経て冷媒が外部に吐出されるようになっている。

一方、油溜まり１５ａに貯溜された潤滑油ＬＯは、フロントハウジング１５の前側（図１（ａ）において左側）内部に設けられた、潤滑油供給ポンプ１４の図示しない吸入孔と油溜まり１５ａの底部とを連通する連通路２９を介して、潤滑油供給ポンプ１４の吸引力により潤滑油供給ポンプ１４に吸い上げられるようになっている。
潤滑油供給ポンプ１４に吸い上げられた潤滑油ＬＯは、潤滑油供給ポンプ１４の図示しない吐出孔を通って、軸シール３０を潤滑する。さらに、潤滑油供給路１３ｂを通り、第２軸受２８、軸受メタル２５、およびスクロール圧縮機構１２等の潤滑を要する各摺動部分を潤滑し、その自重によって下方に落下して油溜まり１５ａに再び戻されるようになっている。

以上説明したように、本実施形態によるスクロール圧縮機１０によれば、隔壁１５１によりフロントハウジング１５の下方空間および両側方空間が、半径方向内側の空間と半径方向外側の空間とに二分されるとともに、半径方向外側の空間に潤滑油ＬＯが貯留されるようになっているので、潤滑油ＬＯの液面と冷媒ガスとの接触面積を小さくすることができ、冷媒ガスによる潤滑油ＬＯの希釈を低減させることができるとともに、潤滑油の粘度低下を抑制することができる。これにより、潤滑を要する各摺動部分における油膜厚さを確保することができて、圧縮機の信頼性を向上させることができる。また、潤滑油ＬＯ中への冷媒ガスの混入が減ることにより、潤滑油ＬＯの粘度が向上し、シール部におけるシール性が向上するので、圧縮機の効率を向上させることができる。

また、隔壁１５１はフロントハウジング１５内、すなわち、ハウジング１１内に設けられるようになっているので、隔壁１５１を設けることによって圧縮機の外形寸法が大きくなることがなく、圧縮機の大型化を回避することができる。
さらに、バランスウェイトＷは、半径方向内側の空間、すなわち、潤滑油ＬＯが溜まっていない空間内を回転するため、油溜まり１５ａに貯溜された潤滑油ＬＯがバランスウェイトＷによって掻き上げられる（攪拌される）ことがないので、冷媒ガス中への潤滑油ＬＯの混入（溶け込み）を防止することができるとともに、潤滑油ＬＯを掻き上げることによるバランスウェイトＷの動力損をなくすことができる。

さらにまた、隔壁１５１で仕切られた半径方向外側の空間内に潤滑油ＬＯが貯溜されるようになっており、油面が上昇する（本実施形態では、回転軸１３の軸線が位置する高さと略同じ高さまで上昇する）こととなるので、ヘッド差が大きくなり、特に圧縮機起動時には潤滑油供給ポンプ１４が潤滑油ＬＯを取り込みやすい状態とすることができ、圧縮機の起動性を向上させることができる。
さらにまた、油溜まり１５ａがフロントハウジング１５に設けられている、すなわち、油溜まり１５ａがメインの冷媒流路（吸入ポート１６ａ→スクロール圧縮機構１２→吐出ポート２０ｃ→吐出ポート１６ｂ）と分離かつ離間して設けられているので、冷媒ガス中への潤滑油ＬＯの混入（溶け込み）をさらに防止することができるようになっている。

本発明によるスクロール圧縮機の第２実施形態を、図２を用いて説明する。
本実施形態におけるスクロール圧縮機２０のフロントハウジング１５には、前述した隔壁１５１の代わりに、回転軸１３およびバランスウェイトＷの周方向外側を、その周方向すべてにわたって囲繞する隔壁１５２が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。また、図中において符号Ｂ１１〜Ｂ１６はリブ、符号Ａ１１〜Ａ１６はリブＢ１１〜Ｂ１６および隔壁１５２により分割された油溜まり１５ａの各区画を示している。

図２（ｂ）に示すように、隔壁１５２は、フロントハウジング１５の上方空間、下方空間、および両側方空間が、半径方向内側の空間と半径方向外側の空間とに完全に二分されるように設けられている。なお、図２（ａ）において符号１５２ａは、隔壁１５１の先端面を示している。
これにより、冷媒ガスと潤滑油との接触の機会が、前述した第１実施形態のものよりも少なくなるので、冷媒ガスによる潤滑油ＬＯの希釈をさらに低減させることができる。
その他の作用効果は、前述した第１実施形態の作用効果と同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、上述したスクロール圧縮機は、上述したような開放型だけでなく、半密閉型や密閉型のスクロール圧縮機とすることもできる。
また、上述したスクロール圧縮機は、上述したような定置用のものだけでなく、車載用のものとすることもできる。
さらに、圧縮機としては上述したようなスクロール圧縮機に限定されるものではなく、斜板式圧縮機や往復動式圧縮機等とすることもできる。
さらにまた、圧縮機としては上述したような横置き型のものに限定されるものではなく、縦置き型のものであっても良い。

本発明による圧縮機の第１実施形態を示す図であって、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）は（ａ）に示すフロントハウジングのＩ−Ｉ矢視断面図に、回転軸およびバランスウェイトを付加した図である。 本発明による圧縮機の第２実施形態を示す図であって、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）は（ａ）に示すフロントハウジングのＩ−Ｉ矢視断面図に、回転軸およびバランスウェイトを付加した図である。

符号の説明

１０ スクロール圧縮機
１１ ハウジング
１２ スクロール圧縮機構
１３ 回転軸
１５ａ 油溜まり
２０ スクロール圧縮機
１５１ 隔壁
１５２ 隔壁
ｍ 密閉空間

Claims (2)

1. 内部に空間を有するハウジングと、該ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた冷媒を圧縮する圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する回転軸と、を備えた圧縮機であって、
   前記ハウジング内に、前記空間を前記回転軸側の空間と前記ハウジング側の空間とに区画する隔壁が設けられており、
   前記ハウジング側の空間が、潤滑油を貯溜する油溜まりとされていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記ハウジング側の空間が、前記圧縮機構と分離かつ離間して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。

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