JP2007291880A

JP2007291880A - 流体機械

Info

Publication number: JP2007291880A
Application number: JP2006117821A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Shimamura; 和之島村
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP4547352B2

Abstract

【課題】潤滑油を圧縮ユニットに戻り易くする流体機械を提供する。
【解決手段】圧縮ケーシング(24)内に収容され、圧縮ユニット(52)の背面側に当接される第１の支持プレート(48)と、吸入ポート(28)を有する駆動ケーシング(22)内に収容され、回転軸(34)を回転自在に支持する軸受(36)を備える第２の支持プレート(46)と、第１の支持プレートの背面側と第２の支持プレートの正面側とを当接させて連結する連結部材(99)と、これら第１及び第２の支持プレートを貫通し、駆動ケーシング内の潤滑油を圧縮ユニットに向けて供給する導入孔(77,97)とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体機械に係り、詳しくは、車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれて好適な流体機械に関する。

この種の流体機械、例えばスクロール型圧縮機には冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットが備えられている。詳しくは、このユニットは互いに噛み合う固定及び可動スクロールを備えており、可動スクロールが固定スクロールに対して旋回運動する。これにより、各スクロールで形成される空間の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。

ここで、この可動スクロールが電動モータを介して回転軸によって駆動され、回転軸がハウジングに軸受を介して回転自在に支持される技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１３６７８２号公報

ところで、上記冷媒には通常、潤滑油が含まれている。この冷媒中の潤滑油は軸受やスクロールユニット内の摺動面等の潤滑のみならず、この摺動面のシールとしての機能を有する。
しかしながら、上述した従来の技術では、冷媒を圧縮機内に導入させる吸入ポートが、電動モータを挟んでスクロールユニットとは反対側の位置に設けられている。つまり、吸入ポートから導入された冷媒は電動モータを冷却した後にスクロールユニットに向けて供給されるため、潤滑油が電動モータの周辺、例えば、横置タイプの圧縮機の場合には電動モータを有するモータ室の底部分に滞留し、潤滑油がスクロールユニットに戻り難くなる。これは、圧縮プロセスにおけるシール性が低下するし、また、このユニット内の摺動摩擦抵抗が大きくなって圧縮機の性能が低下するとの問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、潤滑油を圧縮ユニットに戻り易くする流体機械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記載の流体機械は、吸入ポートを有する駆動ケーシング及び駆動ケーシングに気密に嵌合され、圧縮ケーシングを備えるハウジングと、圧縮ケーシング内に収容され、駆動ケーシング内を延びる回転軸によって駆動されて潤滑油を含む冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う圧縮ユニットと、圧縮ケーシング内に収容され、圧縮ユニットの背面側に当接される第１の支持プレートと、駆動ケーシング内に収容され、回転軸を回転自在に支持する軸受を備える第２の支持プレートと、第１の支持プレートの背面側と第２の支持プレートの正面側とを当接させ、第１の支持プレートと第２の支持プレートとを連結する連結部材と、第１の支持プレート及び第２の支持プレートを貫通し、駆動ケーシング内の潤滑油を圧縮ユニットに向けて供給する導入孔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、圧縮ユニットは、回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットであり、第１の支持プレートは、回転軸の軸線を中心とした周方向に形成され、軸線方向に沿って延びて固定スクロールに固定される複数の柱状脚部と、各柱状脚部の間に配設され、可動スクロールの公転旋回運動を妨げることなく可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構とを備えることを特徴としている。

更に、請求項３記載の発明では、第２の支持プレートは、その正面側にて回転軸の軸線方向に沿って延び、第１の支持プレートの背面側に嵌合される突起部を備え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、流体機械は、ＣＯ_２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明の流体機械によれば、圧縮ユニットの背面側に当接される第１の支持プレートと、回転軸を回転自在に支持する軸受を備える第２の支持プレートとを有しており、これら第１の支持プレートと第２の支持プレートとが連結部材を介して連結されている。そして、駆動ケーシング内の潤滑油を圧縮ユニットに向けて供給する導入孔が、これら第１の支持プレート及び第２の支持プレートを貫通して穿設されている。よって、駆動ケーシング内の潤滑油は圧縮ユニットに向けて速やかに供給され、圧縮プロセスにおけるシール性が向上するし、また、圧縮ユニット内の摺動摩擦抵抗が抑えられる。この結果、流体機械の性能向上が達成される。

また、請求項２記載の発明によれば、第１の支持プレートが柱状脚部を有し、この柱状脚部が固定スクロールに固定されているので、第１の支持プレートは、流体機械の駆動時において可動スクロールの正面側から背面側に向けて生ずるスラスト荷重を確実に支持可能となる。また、各柱状脚部間の空間には自転阻止機構が配設されていることから、流体機械の胴径の小径化に寄与する。

更に、請求項３記載の発明によれば、第２の支持プレートには、第１の支持プレートに嵌合される突起部が形成されている。これにより、第１の支持プレートと第２の支持プレートとの位置合わせが容易、且つ高精度に行える。この結果、流体機械の組み立て及び分解に要する時間が短縮可能となる。
更にまた、請求項４記載の発明によれば、使用圧力の高いＣＯ_２冷媒を用いても、吐出ガスの漏洩が回避可能となり、また、ＣＯ_２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。

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、本実施形態に係る流体機械を示す。当該流体機械は水平方向に延びるハウジング２０を備えた横置タイプのスクロール型圧縮機４であり、この圧縮機４は車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれている。具体的には、この冷凍回路には圧縮機４、ガスクーラ、内部熱交換器、膨張弁及び蒸発器が順次配置され、圧縮機４は内部熱交換器の出口側経路から自然系冷媒であるＣＯ_２冷媒（以下、単に冷媒と称す）を吸入し、この冷媒を圧縮してガスクーラの入口側に向けて吐出する。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。

ハウジング２０は駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４を有し、駆動ケーシング２２及び圧縮ケーシング２４はそれぞれ各ケーシング２４，２２に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端がボルト１０４を介して気密に嵌合されている。
駆動ケーシング２２の開口端部分には環状のベアリングプレート（第２の支持プレート）４６が駆動ケーシング２２とは別個に配設され、駆動ケーシング２２内、具体的には、ベアリングプレート４６と駆動ケーシング２２の有底部分との空間がモータ室２６として形成されている。このモータ室２６には段付きの回転軸３０が配置され、この回転軸３０は小径軸部３２と大径軸部３４とを有する。小径軸部３２は軸受３８を介して駆動ケーシング２２の有底部分に回転自在に支持され、大径軸部３４は軸受３６を介してベアリングプレート４６に回転自在に支持されている。

回転軸３０は電動モータ４０への通電により駆動される。詳しくは、モータ室２６にはブラシレスの電動モータ４０が配設され、ロータ４２が回転軸３０の外周側に固着され、このロータ４２の外周側には所定間隔をおいてステータ４４が配置されている。そして、ステータ４４が通電されると、ロータ４２は回転軸３０と一体的に回転する。
一方、圧縮ケーシング２４の開口端部分にも環状のセンタープレート（第１の支持プレート）４８が圧縮ケーシング２４とは別個に配設されている。そして、圧縮ケーシング２４内、具体的には、センタープレート４８と圧縮ケーシング２４の有底部分との空間にはスクロールユニット（圧縮ユニット）５２が収容され、このスクロールユニット５２は可動スクロール５４及び固定スクロール５６を備えている。これら可動スクロール５４及び固定スクロール５６は互いに噛み合うような渦巻きラップ６１，７９をそれぞれ有し、これら渦巻きラップ６１，７９は互いに協働し、図示しないシール等を介して圧縮室５８を形成する。この圧縮室５８は可動スクロール５４の旋回運動により、渦巻きラップ６１，７９の径方向外周側から中心に向けて移動し、この際にその容積が減少される。

上述した可動スクロール５４の旋回運動を達成するため、可動スクロール５４の基板６０は駆動ケーシング２２側に向けて突出するボス６２を有しており、このボス６２は軸受６４を介して偏心ブッシュ６６に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ６６はクランクピン６８に支持され、クランクピン６８は大径軸部３４から偏心して突出している。従って、回転軸３０の回転に伴い、偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が旋回運動することなる。なお、偏心ブッシュ６６にはカウンタウエイト７０が取り付けられており、このカウンタウエイト７０が可動スクロール５４の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。

固定スクロール５６は圧縮ケーシング２４の有底部分にボルト１０２を介して固定され、その基板７８が圧縮ケーシング２４内を圧縮室５８側と吐出室８０側とに仕切っている。基板７８にはその中央に圧縮室５８に連なる吐出孔８２が形成され、この吐出孔８２は図示しないリード弁により開閉される。このリード弁はその弁押さえ８４とともに基板７８の吐出室８０側に取り付けられている。

また、駆動ケーシング２２の周壁にはモータ室２６を介して圧縮室５８に連通する吸入ポート２８が形成されており、吸入ポート２８は前述した内部熱交換器の出口側経路に接続されている。一方、圧縮ケーシング２４の有底部分には吐出室８０に連通する吐出ポート８６が形成されており、吐出室８０は吐出ポート８６を介してガスクーラに接続されている。

ところで、上述したセンタープレート４８は可動スクロール５４の背面側に配設され、この可動スクロール５４の正面側に作用するスラスト圧力を支持している。より具体的には、図２に示されるように、センタープレート４８には、プレート本体７１の背面７３がベアリングプレート４６の正面側に当接される一方、プレート本体７１の中央部分にはボス係合部７２が穿設されている。また、このボス係合部７２の外周側には環状溝が形成されており、この環状溝内に基板６０の背面に接触する複数の摺動部材７４が受容されている。そして、この環状溝の外周側には、６つの柱状脚部７５が等間隔に配設されている。

詳しくは、各柱状脚部７５は回転軸３０の軸線方向に沿って延びて形成されており、その頂部が固定スクロール５６の基板７８の正面側に当接されている。また、この柱状脚部７５には回転軸３０の軸線方向に沿って貫通されるボルト係合孔７６が穿設され、基板７８に穿設された孔を介してこの基板７８の背面側から挿入されるボルト１００が各ボルト係合孔７６に螺合されることにより、センタープレート４８が固定スクロール５６に強固に固定される。更に、各柱状脚部７５の空間には、ピンを有する複数個の自転阻止機構５０が配設されている（図１）。なお、図２（ａ）のＩ−Ｉ線の矢視断面図がこの図１に該当する。

一方、上述したベアリングプレート４６は、その正面側にてセンタープレート４８の背面７３に嵌合されている。より具体的には、図３に示されるように、ベアリングプレート４６には、プレート本体８８の略中央部分にて大径軸部３４に挿入される軸挿入部８９が穿設されている。この軸挿入部８９は、プレート本体８８の背面側にて軸受３６を配置させる軸受受容部９１に連通する一方、プレート本体８８の正面側においてカウンタウエイト７０を挿入させる部分にも連通しており、このウエイト７０の挿入部分の外側に環状リブ（突起部）９０が形成されている。この環状リブ９０は、回転軸３０の軸線方向に沿って延び、背面７３のザグリ部分の内側にて嵌合される。

また、プレート本体８８の外周側には３つのピン用突出部９４が等間隔に配設されている（図３（ｂ））。このピン用突出部９４は周方向外向きに向けて突出されており、各ピン用突出部９４の略中央部分には孔９５が貫通して穿設されている。更に、プレート本体８８の外周側において、ピン用突出部９４の配設位置とは反対側の位置には嵌合端部９２が形成され、この嵌合端部９２が駆動ケーシング２２の内周に嵌合されている。そして、駆動ケーシング２２に穿設された図示しない孔に位置決めピンを圧入させ、このピンを孔９５に係合させるとともに、嵌合端部９２が駆動ケーシング２２の内周に嵌合されると、ベアリングプレート４６が駆動ケーシング２２に固定される。

ここで、本実施形態のセンタープレート４８とベアリングプレート４６とはボルト（連結部材）９９で連結されている（図１）。
より具体的には、図３に示されるように、ベアリングプレート４６の周方向の適宜位置には、６つのボルト挿通孔９６がプレート本体８８を貫通して穿設されている。また、センタープレート４８の周方向にも、ボルト挿通孔９６の位置に対峙した図示しない有底の受容孔が穿設されている。そして、ボルト９９がプレート本体８８の背面側からセンタープレート４８に向けて挿入されることにより、軸心が合わされた状態にてセンタープレート４８の背面側とベアリングプレート４６の正面側とが当接して固定される。

更に、本実施形態のセンタープレート４８及びベアリングプレート４６には、２つのオイル導入孔（導入孔）７７，９７がこれら各プレート４８，４６を貫通して穿設されている（図２，図３）。
つまり、本実施形態のセンタープレート４８には、その下側部分において、摺動部材７４を有する環状溝、柱状脚部７５の他、上記受容孔のいずれにも重ならない位置に、オイル導入孔７７が穿設されている（図２）。また、本実施形態のベアリングプレート４６には、上記ボルト挿通孔９６に重ならない位置であって、オイル導入孔７７の位置に対峙したオイル導入孔９７が穿設されている（図３）。これらオイル導入孔７７，９７は、センタープレート４８とベアリングプレート４６との連結状態にて加工される。

上述した圧縮機４では、電動モータ４０の通電による回転軸３０の回転に伴い、偏心ブッシュ６６を介して可動スクロール５４が固定スクロール５６の軸心周りを旋回運動する。この際、可動スクロール５４の自転は回転阻止機構５０の働きにより阻止された状態にある。この結果、可動スクロール５４はその旋回姿勢を一定に維持した状態で固定スクロール５６に対して旋回運動し、この旋回運動は吸入ポート２８を通じて圧縮室５８内に冷媒を吸い込み、この吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出室８０内に吐出する。

以上のように、本実施形態によれば、スクロールユニット５２の背面側に当接されるセンタープレート４８と、回転軸３４を回転自在に支持する軸受３６を備えるベアリングプレート４６とを有し、これら各プレート４６，４８がボルト９９を介して連結されている。そして、オイル導入孔７７，９７が、この各プレート４６，４８の連結状態にて追加加工され、これらプレート４６，４８を貫通して穿設されている。よって、駆動ケーシング２２内に貯留した潤滑油はユニット５２に向けて速やかに供給され、電動モータ４０の周辺、特に、モータ室２６の底部分に滞留せずにユニット５２に戻り易くなるので、圧縮プロセスにおけるシール性が向上し、冷凍能力の向上に寄与する。しかも、ユニット５２内の摺動摩擦抵抗が抑えられて圧縮機４の所要動力の減少に寄与する。これらの結果、ＣＯＰが向上して圧縮機の性能向上が達成される。

また、センタープレート４８が柱状脚部７５を有し、この柱状脚部７５が固定スクロール５６に固定されているので、プレート４８は、圧縮機４の駆動時において可動スクロール５４の正面側から背面側に向けて生ずるスラスト荷重を確実に支持可能となる。また、各柱状脚部７５間の空間には自転阻止機構５０が配設されていることから、圧縮機４の胴径の小径化に寄与する。

更に、ベアリングプレート４６には、センタープレート４８に嵌合される環状リブ９０が形成されている。これにより、各プレート４６，４８の位置合わせが容易、且つ高精度に行え、圧縮機４の組み立て及び分解に要する時間が短縮可能になる。
また、使用圧力の高いＣＯ_２冷媒を用いても、潤滑油がユニット５２に戻り易くなるし、上記スラスト荷重を確実に支持可能となり、その吐出ガスの漏洩も回避可能となる。更に、ＣＯ_２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。

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、上記オイル導入孔７７，９７の個数や穿設位置は必ずしも上記実施形態に限定されるものではなく、圧縮機の設置状態に応じて適宜設けることができる。
また、本発明の圧縮ユニットは、上述した回転式のスクロール型、或いはピストン往復動型等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。更に、本発明の流体機械に使用される冷媒もＣＯ_２冷媒に限定されるものではなく、他の冷媒の場合にも上記と同様に、潤滑油を圧縮ユニットに戻り易くなるとの効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る流体機械を示した縦断面図である。（ａ）は図１の流体機械における第１の支持プレートの正面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。（ａ）は図１の流体機械における第２の支持プレートのＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は第２の支持プレートの背面図である。

符号の説明

４スクロール型圧縮機（流体機械）
２０ハウジング
２２駆動ケーシング
２４圧縮ケーシング
２８吸入ポート
３０回転軸
３６軸受
４６ベアリングプレート（第２の支持プレート）
４８センタープレート（第１の支持プレート）
５０自転阻止機構
５２スクロールユニット（圧縮ユニット）
５４可動スクロール
５６固定スクロール
７５柱状脚部
７７オイル導入孔（導入孔）
９０環状リブ（突起部）
９７オイル導入孔（導入孔）
９９ボルト（連結部材）

Claims

吸入ポートを有する駆動ケーシング及び該駆動ケーシングに気密に嵌合され、圧縮ケーシングを備えるハウジングと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記駆動ケーシング内を延びる回転軸によって駆動されて潤滑油を含む冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う圧縮ユニットと、
前記圧縮ケーシング内に収容され、前記圧縮ユニットの背面側に当接される第１の支持プレートと、
前記駆動ケーシング内に収容され、前記回転軸を回転自在に支持する軸受を備える第２の支持プレートと、
前記第１の支持プレートの背面側と前記第２の支持プレートの正面側とを当接させ、前記第１の支持プレートと前記第２の支持プレートとを連結する連結部材と、
前記第１の支持プレート及び前記第２の支持プレートを貫通し、前記駆動ケーシング内の潤滑油を前記圧縮ユニットに向けて供給する導入孔と
を具備することを特徴とする流体機械。
前記圧縮ユニットは、前記回転軸によって駆動されて旋回運動することにより、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有するスクロールユニットであり、
前記第１の支持プレートは、前記回転軸の軸線を中心とした周方向に形成され、該軸線方向に沿って延びて前記固定スクロールに固定される複数の柱状脚部と、該各柱状脚部の間に配設され、前記可動スクロールの公転旋回運動を妨げることなく該可動スクロールの自転を阻止する自転阻止機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
前記第２の支持プレートは、その正面側にて前記回転軸の軸線方向に沿って延び、前記第１の支持プレートの背面側に嵌合される突起部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械。
前記流体機械は、ＣＯ_２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。