JP2006063830A

JP2006063830A - 圧縮機の油戻し構造

Info

Publication number: JP2006063830A
Application number: JP2004245074A
Authority: JP
Inventors: Chikahiro Mishima; 慎太三島; Masamitsu Takeuchi; 真実竹内; Motoki Mizushima; 基紀水島; Hirofumi Hirata; 弘文平田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】圧縮機を停止した時点で高圧側の吸入室から低圧側の吸入室へ潤滑油が大量に戻されることを抑制する圧縮機の油戻し構造を提供する。
【解決手段】圧縮された流体ガスから分離して高圧の吐出室内に溜まる潤滑油６４を、差圧によって低圧の吸入室５９側へ戻される圧縮機の油戻し構造において、前記吐出室側の油溜６３に連通する潤滑油戻し流路６１と、前記潤滑油戻し流路６１の後流側に設けられ、潤滑油戻し流路６１を閉塞自在とする可動部材６５を有する潤滑油制御部６２とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機の油戻し構造に関する。

例えば、スクロール圧縮機は、ハウジング内に、端板の一側面に渦巻き状の壁体を立設した固定スクロールと、端板の一側面に固定スクロールの壁体と実質的に同一形状の渦巻き状の壁体を立設した旋回スクロールとが組み合わされて収容されている。そして、この状態で固定スクロールに対して旋回スクロールを公転旋回運動させることで各壁体間に形成した圧縮室の容積を漸次減少させ、この圧縮室内の流体を圧縮するようにしている。

また、このスクロール圧縮機では、吸入室にミスト状の潤滑油を含むガスが吸入され、圧縮機構によってこの流体ガスが圧縮されて吐出室に送られ、この吐出室で流体ガスから潤滑油が分離されて下部に溜まる。そして、吐出室に溜まった潤滑油は、圧力差を駆動力として吸入室を仕切る仕切部材に形成された潤滑油通路を通して吸入室に戻される。

このような潤滑油通路を有するスクロール圧縮機としては、下記特許文献に記載された技術がある。この特許文献１に記載された「スクロール圧縮機」では、背圧室の潤滑油を吸入空間に戻すための絞り部を、螺旋状の絞り通路として構成している。

特開２００２−１６８１８３号公報

上述した従来のスクロール圧縮機にあっては、吸入室（吸入空間）と吐出室（背圧室）とを潤滑油通路（絞り通路）によって連通し、吸入室と吐出室との圧力差、つまり、吐出圧の圧力によりここに溜まった潤滑油を潤滑油通路により吸入室に戻している。そのため、圧縮機を停止した時点で高圧側の吸入室から低圧側の吸入室へ潤滑油が大量に戻されることがあるので、再起動時にこの潤滑油を液体のまま圧縮するという油圧縮を引き起こし、破損の原因となる、という問題がある。

このようなことから、本発明は、圧縮機を停止した時点で高圧側の吸入室から低圧側の吸入室へ潤滑油が大量に戻されることを抑制する圧縮機の油戻し構造を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、圧縮された流体ガスから分離して高圧の吐出室内に溜まる潤滑油を、差圧によって低圧の吸入室側へ戻される圧縮機の油戻し構造において、前記吐出室に連通する潤滑油戻し流路と、前記潤滑油戻し流路の後流側に設けられ、潤滑油戻し流路を閉塞自在とする可動部材を有する潤滑油制御部とを具備することを特徴とする圧縮機の油戻し構造にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記潤滑油制御部が、油戻し流路と直交すると共に、軸方向に移動自在の可動部品を有し、該可動部品の移動により油戻し流路を開閉してなることを特徴とする圧縮機の油戻し構造にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記潤滑油制御部がスクロール機構の容量制御機構を兼用してなることを特徴とする圧縮機の油戻し構造にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記潤滑油制御部の可動部材がスクロール機構の容量制御機構の可動部材を兼用してなることを特徴とする圧縮機の油戻し構造にある。

本発明によれば、横置きスクロール型の圧縮機において、圧縮機を停止した時点で高圧側の吸入室から低圧側の吸入室へ潤滑油が大量に戻されることを抑制することができる。
また、容量制御機構を兼用することで、コンパクト化を図ることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による横置きスクロール圧縮機の実施例について図１を用いて説明する。図１はスクロール圧縮機の縦断面図である。図１において１は圧縮機本体で、フロントケース１１、フロントノーズ１２、及びハウジング１３より成っている。フロントケース１１の内部には主軸受２１が設けられ、またフロントノーズ１２には副軸受２２が設けられ、これらの軸受に主軸３が回転自在に支持されている。一方ハウジング１３内には、固定スクロール４と旋回スクロール５が配置され、固定スクロール４はハウジング１３にボルト１４にて一体的に固定されている。

また、前記固定スクロール４は、ほぼ円板状を成す端板４１とうず巻き体４２より成り、うず巻き体４２の先端部にはシールを良好に行うためのチップシール４３が装着され、端板４１のほぼ中央部には吐出ポート４４が設けられている。

また、一方の旋回スクロール５は、ほぼ円板状の端板５１、うず巻き体５２、および端板５１に凸状に設けられるボス５３を備え、ボス５３内には旋回スクロール５を駆動する旋回軸受２３が設置され、うず巻き体５２には固定スクロール４と同様に先端にチップシール５４が装着されている。

前記主軸３には、バランスウェイト３１、ドライブブッシュ３２が設けられ、ドライブブッシュ３２は前記旋回スクロール５の旋回軸受２３に回転自在に支持されている。フロントケース１１には、旋回スクロール５の自転を禁じ公転を許し且つ旋回スクロール５のスラスト力を受けるボールカップリング２６が構成されている。旋回スクロール５のうず巻き体５２を固定スクロール４のうず巻き体４２とうず巻きの位相を１８０度の角度をもって固定スクロール４のうず巻き体４２と噛み合せることにより密閉小室５５、５６、５７が形成される。

ここで主軸３をエンジン等によりクラッチ（図示せず）を介して回転させると、ドライブブッシュ３２を介して旋回スクロール５が駆動され、前記ボールカップリング２６により旋回スクロール５は自転することなく固定スクロール４のまわりを公転する。旋回スクロール５が固定スクロール４のまわりをある半径をもって公転すると、両うず巻き体４２、５２の接触点がうず巻きの外方より内方へ移動し、これにより両スクロール４、５の噛合いにより形成される密閉小室５５、５６、５７がその容積を減少しながらうず巻き４２、５２の中心方向へ移動する。外部の熱交換器等（図示せず）より吸入チャンバ（図示せず）に吸入された流体ガスはうず巻き体４２、５２のうず巻き外端開口部５８から密閉小室５５へ吸込まれて密閉小室５５、５６、５７の容積変化により圧縮され、順次うず巻き体５２、４２の中心方向へ移動し、固定スクロール４の端板４１に設けられた吐出ポート４４より吐出チャンバ４５へ吐出され、吐出チャンバ４５より圧縮機本体１の外部へ送りだされる。

そして、流体ガスから分離された油はハウジングの下部の油溜６３に貯留される。
この油溜６３に溜まった潤滑油６４は、油溜６３と吸入室５９との間に配置された油連通部６０を介して戻される。

本実施例にかかる油連絡部６０は、図１及びその要部概略を示す図２−１、図２−２に示すように、潤滑油戻し流路６１と潤滑油制御部６２とから構成されている。
すなわち、本実施例においては、圧縮された流体ガスから分離して高圧の吐出室内に溜まる潤滑油６４を、差圧によって低圧の吸入室５９側へ戻される圧縮機の油戻し構造において、前記吐出室側の油溜６３に連通する潤滑油戻し流路６１と、前記潤滑油戻し流路６１の後流側に設けられ、潤滑油戻し流路６１を閉塞自在とする可動部材６５を有する潤滑油制御部６２とを具備するものである。

ここで、前記潤滑油戻し流路６１は従来と同様に細管による潤滑油６４を差圧により戻す流路であり、細管の径及び長さにより流量が調節されるものである。
一方、潤滑油制御部６２はシリンダ形状としており、潤滑油戻し流路６１と直交するように設けられ、シリンダ内において例えばピストン等の可動部品６５の移動により、油流路を開閉自在としている。そして、可動部品６５の移動による開閉の度合いにより、潤滑油６４の流量を制御するようにしている。なお、可動部材６５の移動は、例えばバネ、圧力調整部材等により行うことができる。

すなわち、圧縮機を停止した場合には高低圧の差圧により油溜６３から低圧側の吸入室５９に潤滑油６４が戻ることになるが、潤滑油制御部６２の開度を閉塞状態となるように調節することで、これを防止することができる。
この結果、潤滑油６４が低圧側に戻ることを阻止し、油圧縮が生じることを防止し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

また、従来において潤滑油戻し流路６１のみを用いる際に、潤滑油６４の流量を絞る場合においては、より流量を遅くするようにするために、その流路を狭くする必要があるが、この結果異物等により詰まるような場合があった。しかしながら、このような流路を狭くするような場合においても、潤滑油制御部６２を設けることにより、可動部品６５のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことにより流量を大幅に変化させることができるので、異物の除去が可能となる。この結果、従来異物を除去するために設置していたフィルタ等が不要となり、部材点数を削減することができる結果、さらに圧縮機を安価に製造することができる。

ところで、このような圧縮機を例えばカーエアコン用圧縮機として使用する場合、エンジンによって圧縮機の主軸３が駆動されるため、カーエアコンの冷房能力は車のエンジン回転数に比例して上昇する。このため、エンジンの高回転時には冷房能力が過大となり車室が冷えすぎ、その結果、圧縮機の断続運転が行われるため空調フィーリングの低下が生じる場合がある。また、圧縮機の仕事の増大により車の走行効率を低下させることになる。

この不具合を解消するため、図３、図４に示すように、圧縮機に容量制御機構１００を設ける場合がある。なお、図３は図１の縦断面図と一部異なる縦断面図である。
これらの図面に示すように、固定スクロール４の端板４１に相対する密閉小室１１１、１１２に開口する第１のバイパス孔１２１ａ、１２１ｂ及び第２のバイパス孔１２２ａ、１２２ｂを設け、第１及び第２のバイパス孔の組１２１ａ、１２２ａ並びに１２１ｂ、１２２ｂを開閉するピストン１３０ａ、１３０ｂを設置する。ピストン１３０ａにはバネ１３１ａを介装し、ピストンの他端１０１には、圧力調整弁１３２からの作動圧力を受けるように構成する。

ここで、フルロード時には圧力調整弁１３２からの作動圧力を高くしてピストン１３０ａの他端１０１に高い圧力をかけピストン１３０ａによってバイパス孔１２１ａ、１２２ａを閉じる。同時に、図３には図示しないが、もう一つのピストン１３０ｂによってバイパス孔１２１ｂ、１２２ｂを閉じる。

一方、図３に示すようにキャパシティコントロール時は圧力調整弁１３２からの圧力を低下させ、ピストン１３０ａをバネ１３１ａによって移動させることによりバイパス孔１２１ａ、１２２ａを開口させ、密閉小室１１１、１１２からバイパス孔１２１ａ、１２２ａを介して流体ガスをバイパス流路１２３ａに流し、うず巻き外端開口部５８あるいは吸入チャンバ（図示せず）に導く。通常、第１のバイパス孔１２１ａ、１２１ｂ及び第２のバイパス孔１２２ａ、１２２ｂの設置位置は、第１のバイパス孔１２１ａ、１２１ｂは、前容積の５０〜６０％付近に、第２のバイパス孔は２５〜４０％付近に設けられていた。即ち、第１のバイパス孔及び第２のバイパス孔にて、全容積の２５〜４０％近傍の容積になるように容量制御が行われていた。

この容量制御の機構を潤滑油制御部に適用する概要を図５−１、図５−２に示す。
これらの図面に示すように、潤滑油制御部６２内に凹部６５ａを有する可動部材６５が図示しない駆動手段により移動可能になっている。なお、凹部には孔６５ｂが形成されており、バイパス穴７０からの流体ガスは可動部材６５内部を通り、低圧側（図中左側）に送られるようになっている。

そして、図５−１に示すように、圧縮機のフルロード状態では、可動部材６５がバイパス穴７０を塞ぐようにしており、流体ガス７１の流れは停止している。また、図５−２に示すように、容量制御を行う場合には、可動部材６５を移動させてバイパス穴７０と可動部材６５の凹部６５ａとを一致させて、バイパス穴７０からの中間圧の流体ガス７１を低圧側へ逃がすようにしている。なお、圧縮機が停止の場合には、ピストンは図５−２の状態と同じであるが、圧縮機が停止しているので、流体ガスの流れは発生しない。

この容量制御の機構に前述した油戻しの流量開閉部を含ませた場合の概略を図６−１、図６−２に示す。
これらの図面に示すように、潤滑油戻し流路から流量が制御された高圧の潤滑油を流入させる油孔６５ｃを可動部材６５に形成したものである。なお、その他の構成は図５の容量制御の概略図と同様である。図６−１においては、フルロード時における状態を示しており、流体ガス７１の流れを停止している状態であり、一方、潤滑油６４を通過している状態である。

そして、圧縮機の容量制御する場合には、図６−２に示すように、可動部材６５を移動させてガス穴７１の開口部と凹部６５ａとを略対向させるようにし、流体ガス７１を流すと共に、油孔６５ｃをほぼ塞ぐようにしている。この孔を塞ぐ程度は、孔の７０〜８０％となるようにすることで、流量は減少する。なお、潤滑油６４を通過させる孔が塞がれているので、潤滑油の循環量は少なくなるが、流体ガスの循環量も減少しているので、潤滑上においては何ら不都合が生じることはない。

また、圧縮機を停止する場合には、容量制御の場合と同様であり、ガスの流れはないが、油の若干量は低圧側へ戻るが、従来のような差圧により、潤滑油が成り行きで戻されていたような起動時におけるような油圧縮は大幅に緩和される。

以上のように、本発明にかかる圧縮機の油戻し構造は、横置きスクロール圧縮機において、該圧縮機を停止した時点で高圧側の吸入室から低圧側の吸入室へ潤滑油が大量に戻されることを抑制することができる。特に、車両用のスクロール圧縮機のように信頼性が求められるものに用いて適している。

本実施例の横置きスクロール圧縮機の概略図である。油戻し部の概略図である。油戻し部の概略図である。容量制御機構を備えた公知のスクロール圧縮機のバイパス通路断面図である。そのスクロール圧縮機の固定スクロール断面図である。容量制御機構の概略図である。容量制御機構の概略図である。容量制御機構と油制御機構とを併合させた概略図である。容量制御機構と油制御機構とを併合させた概略図である。

符号の説明

１圧縮機本体
４固定スクロール
５旋回スクロール
６０油連絡部
６１潤滑油戻し流路
６２流量開閉部
６３油溜
６４潤滑油
６５可動部材

Claims

圧縮された流体ガスから分離して高圧の吐出室内に溜まる潤滑油を、差圧によって低圧の吸入室側へ戻される圧縮機の油戻し構造において、
前記吐出室に連通する潤滑油戻し流路と、
前記潤滑油戻し流路の後流側に設けられ、油戻し流路を閉塞自在とする可動部材を有する潤滑油制御部とを具備することを特徴とする圧縮機の油戻し構造。
請求項１において、
前記潤滑油制御部が、油戻し流路と直交すると共に、軸方向に移動自在の可動部品を有し、該可動部品の移動により油戻し流路を開閉してなることを特徴とする圧縮機の油戻し構造。
請求項１又は２において、
前記潤滑油制御部がスクロール機構の容量制御機構を兼用してなることを特徴とする圧縮機の油戻し構造。
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記潤滑油制御部がスクロール機構の容量制御機構のピストンを兼用してなることを特徴とする圧縮機の油戻し構造。