JP2007182773A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑性能の低下を防止することができる圧縮機を提供する。
【解決手段】潤滑油を含む作動流体の吐出室(58)、及び吐出室に連なる吐出口(72)を備えるハウジング(18)内に収容され、吐出室と吐出口との間に位置付けられた分離室(82)、及び分離室の下方に位置する油孔(92)を介して分離された潤滑油を蓄える貯油室(90) を備え、分離室にて作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置(74)と、吐出室と貯油室とを連通する連通部(94)とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機に係り、詳しくは空調システムの冷凍回路に組み込まれる圧縮機に関する。

この種の冷凍回路用の圧縮機は作動流体としての冷媒を圧縮するが、この冷媒には通常、潤滑油が含まれている。冷媒中の潤滑油は圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する。しかしながら、この潤滑油が冷凍回路内を循環する場合には冷凍回路の冷房能力を低下させる要因となる。
このため、潤滑油分離装置を内蔵した圧縮機がある。当該装置では圧縮機内にて圧縮された冷媒が吐出室から吐出口に導かれるまでの過程にて圧縮冷媒から潤滑油を分離する。具体的には、この装置は、吐出室と吐出口との間に配置された分離室を有し、噴出孔を介して分離室内に吐出室からの圧縮冷媒を導入して上記潤滑油を分離している。そして、冷媒から分離された潤滑油は分離室の下方の貯油室に蓄えられる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−８２３５２号公報

ところで、上記従来の技術では、噴出孔は吐出室の上方に穿設されている。つまり、吐出室内に吐出された潤滑油は、特に圧縮冷媒の流量や流速の小さな場合には吐出室内に滞留し易くなる。
そして、この滞留した潤滑油は潤滑に全く寄与しないので、圧縮機の耐久性や冷房能力に関する各問題が生じることになるが、上記従来の技術ではこれらの点については格別な配慮がなされていない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、潤滑性能の低下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する。

上記の目的を達成すべく、請求項１記載の圧縮機は、潤滑油を含む作動流体の吐出室、及び吐出室に連なる吐出口を備えるハウジングと、ハウジング内を延び、ハウジングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に収容され、回転軸により駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、ハウジング内に収容され、吐出室と吐出口との間に位置付けられた分離室、及び分離室の下方に位置する油孔を介して分離された潤滑油を蓄える貯油室を備え、分離室にて作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と、吐出室と貯油室とを連通する連通部とを具備することを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、連通部は、ハウジングに形成されていることを特徴としている。更に、請求項３記載の発明では、連通部は、圧縮ユニットに形成されていることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、連通部には、吐出室と貯油室との差圧がない場合に開かれる開閉機構が配設されていることを特徴としている。

従って、請求項１〜３記載の本発明の圧縮機によれば、吐出室と貯油室とは、分離室とは別個に連通部を介して接続されている。すなわち、吐出室と貯油室とは、分離室及び油孔を介して連通されているとともに、連通部を介して連通されている。よって、圧縮ユニットから吐出された吐出室内の潤滑油は、如何なる運転条件においても吐出室内に滞留せず、貯油室に到達するので、潤滑に寄与する。

この効果、圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑性が確保され、圧縮機の耐久性が向上するし、冷房能力の維持も図られる。
また、請求項４記載の発明によれば、圧縮ユニットから吐出された潤滑油が滞留し易い環境下でも、吐出室内に滞留し続けることが回避され、潤滑により一層寄与する。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る圧縮機を示している。この圧縮機はスクロール型圧縮機４であり、車両の空調システムの冷凍回路２に組み込まれている。具体的には、冷凍回路２の循環経路には圧縮機４、凝縮器６、レシーバ８、膨張弁１０及び蒸発器１２が順次配置され、圧縮機４は循環経路の復路から冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して循環経路の往路に向けて吐出する。この冷媒は潤滑油を含み、この潤滑油は圧縮機４内の軸受や種々の摺動面を潤滑する他、摺動面のシールする機能をも発揮する。

上記圧縮機４はハウジング１４を備えている。このハウジング１４は駆動ケーシング１６及び圧縮ケーシング１８から形成され、これら各ケーシング１６、１８は複数の連結ボルト２０を介して互いにフランジ結合されている。
駆動ケーシング１６内には回転軸２２が配置されており、この回転軸２２は圧縮ケーシング１８側に位置した大径端部２４と、リップシール３２を介して駆動ケーシング１６から突出した小径軸部２６とを有する。大径端部２４はニードル軸受２８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持され、小径軸部２６はボール軸受３０を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。

小径軸部２６の突出端には電磁クラッチ３４を内蔵した駆動プーリ３６が取り付けられ、この駆動プーリ３６は軸受３８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。また、駆動プーリ３６には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達されており、駆動プーリ３６の回転は電磁クラッチ３４を介して回転軸２２に伝達可能である。従って、上記エンジンの駆動中、電磁クラッチ３４がオン作動されると、回転軸２２は駆動プーリ３６と一体的に回転する。

一方、圧縮ケーシング１８は有底部分を有するカップ状をなし、この圧縮ケーシング１８内にはスクロールユニット（圧縮ユニット）４０が収容されている。このスクロールユニット４０は互いに噛み合う可動スクロール４２及び固定スクロール４４から構成されている。これら各スクロール４２、４４の噛み合いはその内部に圧縮室４６を形成し、この圧縮室４６の容積が固定スクロール４４に対する可動スクロール４２の旋回運動に伴って増減される。

上述した可動スクロール４２に旋回運動を付与するため、可動スクロール４２と回転軸２２の大径端部２４とは、クランクピン４８、偏心ブッシュ５０及びニードル軸受５２を介して互いに連結され、また、可動スクロール４２の自転が可動スクロール４２と駆動ケーシング１６との間に配置されたボール型の旋回スラストベアリング５４によって阻止されている。なお、図１中の参照符号５６はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５６は偏心ブッシュ５０に取り付けられている。

固定スクロール４４は圧縮ケーシング１８内にて図示しない複数の固定ボルトを介して固定され、固定スクロール４４と圧縮ケーシング１８の有底部分との間に吐出室５８が形成されている。より詳しくは、固定スクロール４４の背面側の空間がリブ状の仕切壁６０を介して上下に区画され、また、圧縮ケーシング１８の有底部分には、リブ状の仕切壁６２が固定スクロール４４に向けて突設されている。そして、これら仕切壁６０，６２が突き合わされることにより、吐出室５８と貯油室９０とがそれぞれ形成される。

また、固定スクロール４４は圧縮室４６と吐出室５８とを互いに連通させる吐出孔６４を有している。この吐出孔６４は吐出弁６６によって開閉される。吐出弁６６はストッパプレートとともにボルト６８を介して固定スクロール４４に取り付けられている。
一方、圧縮ケーシング１８の周壁とスクロールユニット４０との間には吸入室７０が確保され、この吸入室７０は上述した循環経路の復路に接続されている。また、圧縮ケーシング１８の外面、具体的には、有底部分の上方には吐出口７２が形成され、この吐出口７２は循環経路の往路に接続される一方、潤滑油分離装置７４を介して吐出室５８にも接続されている。

より詳しくは、潤滑油分離装置７４は圧縮ケーシング１８内において吐出室５８と吐出口７２との間に配設されている。そして、同図に示される如く、圧縮ケーシング１８の有底部分に一体に形成された膨出部７６を有し、この膨出部７６は、吐出室５８内に向けて突出した柱状をなし、仕切壁６２から圧縮ケーシング１８の周壁に至るまで上方に向けて延びている。この膨出部７６内には孔７８が穿設され、孔７８の開口端はプラグ８０によって閉塞されている。

また、孔７８の下部は分離室８２として形成され、この分離室８２の上部に分離管８４が配置されている。この分離管８４は上端に大径部を有し、この大径部が孔７８に圧入され、孔７８、つまり、分離室８２内にて固定されている。更に、分離管８４の上端には止め輪８６が配置され、この止め輪８６は分離室８２からの分離管８４の抜けを阻止している。そして、分離室８２の内周面と分離管８４の小径部の外周面との間には環状の空間が形成され、膨出部７６には吐出室５８とこの環状の空間とを連通させる２つの冷媒噴出孔８８が上下に形成されている。これら冷媒噴出孔８８の孔軸線は分離管８４の小径部の外周面に沿うように形成される。

仕切壁６２の下側に形成された貯油室９０は、この仕切壁６２に形成された油孔９２を通じて分離室８２に連通されている。そして、固定スクロール４４内には、貯油室９０と吸入室７０とを連通するリターン経路９６が確保され、このリターン経路９６にフィルタ９８を備えたオリフィス１００が介挿されている。
ここで、本実施形態においては、吐出室５８と貯油室９０とがスリット（連通部）９４で連通されている。より具体的には、図２に示されるように、固定スクロール４４の背面側に形成された仕切壁６０には、２つのスリット９４，９４が形成され、これらスリット９４は吐出孔６４を跨いだ適宜位置にそれぞれ配設されている。

上述した圧縮機４によれば、回転軸２２の回転に伴い、可動スクロール４２が自転することなく旋回運動する。この可動スクロール４２の旋回運動は、吸入室７０から圧縮室４６内への冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出工程をもたらし、この結果、高圧の冷媒が圧縮室４６から吐出弁６６を介して吐出室５８内に吐出される。ここで、冷媒には潤滑油が含まれているので、この潤滑油は駆動ケーシング１６内のニードル軸受２８、５２や、スクロールユニット４０内の摺動面等を潤滑し、また、圧縮室４６のシールにも役立つ。

吐出室５８内の圧縮冷媒は、冷媒噴出孔８８を通過して分離室８２に流入し、分離管８４の外周面を旋回しながら下降する。この過程にて、圧縮冷媒は分離管８４内を通じて上昇して吐出口７２に至り、この吐出口７２から凝縮器６に向けて送出される。一方、圧縮冷媒中の潤滑油は遠心分離の原理に基づいて冷媒から分離され、分離室８２の内周面を伝って流下する。そして、潤滑油は油孔９２を介して貯油室９０に導かれて蓄えられる。

ここで、吐出室５８内に吐出された冷媒の流量や流速の小さい場合には、潤滑油が吐出室５８内にて仕切壁６０の近傍に滞留することになるが、この潤滑油はスリット９４を介して貯油室９０に導かれて蓄えられる。
そして、貯油室９０では分離室８２と常時連通した状態にあるので、その内圧は吸入室７０の圧力よりも高い。それ故、この貯油室９０内の潤滑油は貯油室９０と吸入室７０との間の圧力差に基づき、オリフィス１００を通じて吸入室７０に向けて戻される。潤滑油がオリフィス１００から吸入室７０内に戻される際に、潤滑油は霧化し、吸入室７０内の冷媒に混入される。

以上のように、本実施形態によれば、吐出室５８と貯油室９０とは、分離室８２とは別個にスリット９４を介して接続されている。換言すれば、吐出室５８と貯油室９０とは、分離室８２及び油孔９２を介して連通されているとともに、スリット９４を介して連通されている。よって、スクロールユニット４０から吐出された吐出室５８内の潤滑油は、如何なる運転条件においても吐出室５８内に滞留せず、貯油室９０に到達するので、潤滑に寄与する。より詳しくは、圧縮冷媒の流量や流速の大きい場合にはこの冷媒とともに噴出孔８８を通じて分離室８２に導かれて貯油室９０に達し、一方、圧縮冷媒の流量や流速の小さい場合には潤滑油がスリット９４を通じて貯油室９０に達するからである。

この効果、駆動ケーシング１６内のニードル軸受２８、５２や、スクロールユニット４０内の摺動面等の潤滑性が確保され、圧縮機の耐久性が向上するし、吸入室７０から圧縮室４６に向かう吸入冷媒の温度も適正な値に維持される。更に、吐出弁６６の開弁に対する抵抗値も低減され、圧縮室４６から吐出室５８に至るまでの圧力損失が低減され、冷房能力の維持も図られる。更にまた、吐出弁５８の破損も防止される。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、本発明の連通部は、固定スクロール４４の仕切壁６０に代えて圧縮ケーシング１８の仕切壁６２に設けられる、或いは双方の仕切壁６０、６２に設けられていても良く、また、上述したスリットの他、溝や孔でも良い。更に、個数や形状についても上記実施形態に限定されるものではない。

更に、本発明の連通部には開閉機構が配設されていても良い。具体的には、吐出室５８と貯油室９０との差圧がない場合に連通部を開くことにより、仮にスクロールユニット４０から吐出された潤滑油が吐出室５８内に滞留し易い環境下でも、この吐出室５８内に滞留し続けることが回避され、潤滑により一層寄与するからである。なお、当該開閉機構としては、スプリングで付勢される弁の他、リード弁等の機構が採用可能である。

また、本発明の圧縮ユニットは、例えば上述したスクロール型、或いはピストン往復動型のいずれのタイプであっても、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスが実施可能である。また、上記実施形態では車両用空調装置に具体化された例を示しているが、本発明の圧縮機は冷房・冷凍システム全般に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る圧縮機を示した縦断面図である。 図１の固定スクロールの正面図である。

符号の説明

４ スクロール型圧縮機（圧縮機）
１８ 圧縮ケーシング（ハウジング）
２２ 回転軸
４０ スクロールユニット（圧縮ユニット）
４４ 固定スクロール
５８ 吐出室
６０ 仕切壁
７２ 吐出口
７４ 潤滑油分離装置
８２ 分離室
９０ 貯油室
９２ 油孔
９４ スリット（連通部）

Claims (4)

1. 潤滑油を含む作動流体の吐出室、及び該吐出室に連なる吐出口を備えるハウジングと、
   該ハウジング内を延び、該ハウジングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸により駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、
   前記ハウジング内に収容され、前記吐出室と前記吐出口との間に位置付けられた分離室、及び該分離室の下方に位置する油孔を介して分離された潤滑油を蓄える貯油室を備え、前記分離室にて前記作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と、
   前記吐出室と前記貯油室とを連通する連通部と
   を具備することを特徴とする圧縮機。
2. 前記連通部は、前記ハウジングに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記連通部は、前記圧縮ユニットに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記連通部には、前記吐出室と前記貯油室との差圧がない場合に開かれる開閉機構が配設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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