JP2008157051A

JP2008157051A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2008157051A
Application number: JP2006344150A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ida; 智井田
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP4958534B2

Abstract

【課題】簡単な構成にて良好な潤滑状態が確保されるスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】スクロール圧縮機は、オイル室６０に貯留された潤滑油を吸入室３１に還流させるオリフィスフィルタ８２を備える。オリフィスフィルタ８２は、オイル室６０と吸入室３１との間に配置され、オイル室６０側にオイル室６０の底壁よりも上に位置付けられた入口端を有するオリフィスチューブ８６と、オイル室６０の底壁近傍からオリフィスチューブ８６の入口端近傍に渡り、毛細管現象により潤滑油をオリフィスチューブ８６の入口端に供給する供給部材１０６とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両用空調システムの冷凍回路に好適なスクロール圧縮機に関する。

この種のスクロール圧縮機は、例えば車両用空調システムの冷凍回路等に適用され、そのハウジング内には、吸入室、吐出室及びオイル室が区画される。また、ハウジング内には、固定スクロール及び可動スクロールからなるスクロールユニットが収容され、固定及び可動スクロールの間には圧力室が形成される。固定スクロールに対して可動スクロールが旋回運動するのに伴い、圧力室は、吸入室からの作動流体の吸入、吸入した作動流体の圧縮、そして、圧縮した作動流体の吐出室への吐出を実行する。

ここで、作動流体は潤滑油を含み、潤滑油の一部は、圧力室から吐出した後にオイル室に貯留され、オイル室から吸入室に還流させられる。吸入室には、可動スクロールを旋回させるための旋回ユニットが収容されており、還流させられた潤滑油は、スクロールユニットや旋回ユニット等の潤滑に供される。
作動流体を還流させるための手段として、オイル室と吸入室との間には、オリフィスチューブが配置される。オリフィスチューブは、固定スクロールに形成された貫通孔内に配置され、オイル室側のオリフィスチューブの入口端は、目詰まりを防止すべく円筒状のフィルタ部材によって囲まれる。
特開2006-307803号公報

上述した従来技術の圧縮機では、設計上の制約から、オリフィスチューブの入口端がオイル室の底壁よりも上に位置しており、圧縮機を適用した冷凍回路の運転条件等に応じて、オイル室内での潤滑油の油面がオリフィスチューブの入口端よりも下になることがある。この場合、潤滑油がオリフィスチューブの入口端に流入し難く、吸入室に還流される潤滑油の量が不足し、固定スクロールと可動スクロールとの間や吸入室内の旋回ユニット等の摺動部で潤滑状態が悪化する虞がある。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成にて、良好な潤滑状態が確保されるスクロール圧縮機を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明によれば、内部に吸入室、吐出室及びオイル室が区画されたハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記吸入室から潤滑油を含む作動流体を吸入し、吸入した前記作動流体を圧縮し、そして、圧縮した前記作動流体を前記吐出室に吐出する圧力室を互いの間に形成する固定スクロール及び可動スクロールと、前記圧力室から吐出された後に前記オイル室に貯留された前記潤滑油を前記吸入室に還流させる油還流手段とを備えるスクロール圧縮機において、前記油還流手段は、前記オイル室と前記吸入室との間に配置され、前記オイル室側に前記オイル室の底壁よりも上に位置付けられた入口端を有するパイプと、前記オイル室の底壁近傍から前記パイプの入口端近傍に渡り、毛細管現象により前記潤滑油を前記パイプの入口端に供給する供給部材とを含むことを特徴とするスクロール圧縮機が提供される（請求項１）。

好ましくは、前記油還流手段は、前記供給部材として、積層されたネットを含む（請求項２）。

本発明の請求項１のスクロール圧縮機では、オイル室内の潤滑油の液面がパイプの入口端よりも下にあっても、供給部材によって潤滑油がパイプの入口端に供給される。このため、圧縮機の運転条件等に関わらず、潤滑油が吸入室に常時供給される。この結果として、このスクロール圧縮機では、固定スクロールと可動スクロールとの間や可動スクロールのための旋回ユニット等における各摺動部の潤滑状態が良好に保たれる。

請求項２のスクロール圧縮機では、供給部材がネットであることにより、簡単な構成にて良好な潤滑状態が確保される。

図１は一実施例のスクロール圧縮機を示す。この圧縮機は例えば車両用空調システムの冷凍回路に組み込まれ、冷凍回路の冷媒（作動流体）を圧縮するために使用される。ここで、冷媒には潤滑油としての冷凍機油が含まれており、この冷凍機油は冷媒とともに圧縮機内の軸受や種々摺動面に供給され、これらを潤滑する。
スクロール圧縮機はハウジング２を備え、このハウジング２は駆動ケーシング４及び圧縮ケーシング６からなる。これら駆動及び圧縮ケーシング４,６は複数の連結ボルト８により相互に連結されている。なお、この圧縮機は、後述するように潤滑油が圧縮ケーシング６内の底部に貯留されることから、図１の縦方向が上下方向に略一致するように車両のエンジンルーム内に設置される。

駆動ケーシング４内には駆動軸１０が配置され、この駆動軸１０は圧縮ケーシング６側に大径端部１２を有し、この大径端部１２から小径軸部１４が延びている。大径端部１２はニードル軸受１６を介して駆動ケーシング４に回転自在に支持され、小径軸部１４はボール軸受１８を介して駆動ケーシング４に回転自在に支持されている。更に、小径軸部１４にはボール軸受１８と大径端部１２との間にリップシール２０が取付けられ、このリップシール２０は小径軸部１４に相対的に摺接し、駆動ケーシング４内を気密に区画している。

駆動軸１０における小径軸部１４は駆動ケーシング４から突出し、その突出端に電磁クラッチ２２のドリブン側ユニットが取り付けられている。電磁クラッチ２２は、そのドライブ側ユニットの一部として駆動プーリ２４を有し、駆動プーリ２４は軸受２６を介して駆動ケーシング４に回転自在に支持されている。駆動プーリ２４は車両のエンジンからの動力を受けて回転させられ、駆動プーリ２４の回転は、電磁クラッチ２２を介して駆動軸１０に伝達可能である。従って、エンジンの駆動中、電磁クラッチ２２がオン作動されれば、駆動軸１０は駆動プーリ２４とともに回転させられる。

一方、圧縮ケーシング６は、図示しないけれども、その外周壁に吸入ポート及び吐出ポートが形成され、吸入ポート及び吐出ポートは、冷凍回路の蒸発器又は凝縮器に対して冷媒管路により接続される。
圧縮ケーシング６内にはスクロールユニット２８が収容され、スクロールユニット２８と駆動ケーシング４の内端壁及び圧縮ケーシング６の外周壁との間には、圧縮ケーシング６の吸入ポートと連通する吸入室３１が形成されている。スクロールユニット２８は可動スクロール３０及び固定スクロール３２を有し、これら可動及び固定スクロール３０,３２は、それぞれ基板３０ａ,３２ａと、各基板３０ａ,３２ａに一体に形成された渦巻き壁３０ｂ,３２ｂとから形成されている。

図１から明らかなように、可動及び固定スクロール３０,３２は、基板３０ａ,３２ａ同士が互いに対向し、且つ、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂ同士が互いに噛み合うようにして配置されている。この配置では、各渦巻き壁３０ｂ,３２ｂの先端面が、他方の基板３２ａ,３０ａに対してチップシールを介して摺接するとともに、渦巻き壁３０ｂ,３２ｂ同士が互いに局所的に摺接し、これにより可動スクロール３０と固定スクロール３２との間に圧力室３８が形成されている。この圧力室３８内への冷媒の吸込工程及び冷媒の圧縮／吐出工程は、可動スクロール３０の旋回運動に伴い実行される。

上述した可動スクロール３０に旋回運動を付与するため、吸入室３１内には旋回ユニットが配置されている。より詳しくは、可動スクロール３０と駆動軸１０の大径端部１２とは、ニードル軸受４２、偏心ブッシュ４４及びクランクピン４６を介して互いに連結され、可動スクロール３０と駆動ケーシング４との間には、可動スクロール３０の自転を阻止するボール型の旋回スラストベアリング５０が配置されている。なお、図１中の参照符号５２はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５２は偏心ブッシュ４４に取付けられている。

一方、固定スクロール３２は圧縮ケーシング６内にて複数の固定ボルト（図示しない）を介して固定され、固定スクロール３２と圧縮ケーシング６の端壁６ａとの間には、吐出室５８及びオイル室６０が仕切壁６２を介して上下に区画されている。更に、吐出室５８内には油分離室６４が区画されている。
より詳しくは、円筒状の区画壁６６が、仕切壁６２から圧縮ケーシング６の外周壁に亘り端壁６ａに沿って上下方向に延び、区画壁６６内には、油分離管６８が同心上に固定されている。油分離室６４は、油分離管６８の大径端６８ａよりも下方の区画壁６６の領域により形成されている。なお、区画壁６６の上端はプラグ７０により閉塞されているが、プラグ７０と油分離管６８との間にて、区画壁６６の内周面には吐出ポートに連なる横孔７２が開口している。

吐出室５８は、吐出弁７４を介して上流の圧力室３８に連通する一方、区画壁６６に形成された２つの導入孔７８を介して下流の油分離室６４に連通している。つまり、圧力室３８は、吐出室５８及び油分離室６４を介して吐出ポートに繋がっている。なお、吐出弁７４は、固定スクロール３２の基板３２ａに設けられた弁孔としての吐出孔７６と、吐出孔７６を開閉するリード弁体と、リード弁体の開度を規制するストッパプレートとを有する。

一方、油分離室６４は、仕切壁６２に形成された底孔８０を介してオイル室６０に連通し、オイル室６０は、油環流手段、つまり吸入室３１とオイル室６０との間に配置されたオリフィスフィルタ８２を介して吸入室３１に連通している。
より詳しくは、図２に拡大して概略的に示したように、固定スクロール３２の基板３２ａ及び渦巻き壁３２ｂには、圧縮ケーシング６の内底面に接触する肉厚部３２ｃが一体に形成され、固定スクロール３２には、肉厚部３２ｃ及び基板３２ａを貫通して貫通孔８４が形成されている。

貫通孔８４は、その軸線が駆動軸１０と平行に延び、オイル室６０側の領域が吸入室３１側の領域よりも大径に形成されている。
図２に図３及び図４も合わせて参照すると、オリフィスフィルタ８２はオリフィスチューブ（パイプ）８６を含む。オリフィスチューブ８６は、例えば金属の中空円筒をその軸線方向に引き延ばして得られ、潤滑油を通過させるための極小径な内部流路（図示せず）を有する。

オリフィスチューブ８６は、貫通孔８４内に同心上に配置され、その先端（出口端）が吸入室３１側の貫通孔８４の開口端近傍に位置付けられている。
オリフィスチューブ８６の基端（入口端）は、オイル室６０内に位置し、上下方向でみて、オイル室６０の底壁よりも上に位置している。
オリフィスチューブ８６の入口端側の部分には、樹脂製のスリーブ８８が同心にて嵌められ、オリフィスチューブ８６の外周面にスリーブ８８の内周面が密着している。

なお、スリーブ８８の外周面には周方向溝８８ａが形成され、周方向溝８８ａには、Ｏリング８９が嵌められる。このＯリング８９は、貫通孔８４の内周面に密着し、スリーブ８８の外周面と貫通孔８４の内周面との間をシールする。
スリーブ８８は、平面でみて四角形のフレーム９０と一体に形成され、スリーブ８８の一端がフレーム９０の一端辺と繋がっている。スリーブ８８の中心軸はフレーム９０の下面に位置し、また、スリーブ８８の内径はフレーム９０の厚さよりも大きい。このため、オリフィスチューブ８６の入口端は、フレーム９０の一端辺に当接しているけれども、フレーム９０によって閉塞されることはない。

フレーム９０の他端辺は、上下に広がる端壁９２として形成されており、端壁９２の下端は、オイル室６０の底壁近傍に位置している。
フレーム９０の２つの側辺間には、例えば２つのビーム９４が架け渡され、側辺及びビーム９４の下面は面一に位置している。
また、フレーム９０の２つの側辺間には、ブリッジ９６が架け渡され、ブリッジ９６は、側辺よりも上方に配置されている。ブリッジ９６の上面は、上下方向でみて、端壁９２の上端と同じ位置に位置付けられている。

フレーム９０、端壁９２、ブリッジ９６及びスリーブ８８の一端側は、箱状のフィルタ部材９８によって囲まれている。フィルタ部材９８は、上バスケット１００と下バスケット１０２とからなり、上バスケット１００及び下バスケット１０２の各々はネットからなる。上バスケット１００及び下バスケット１０２は、相互に接着されるフランジ１００ａ,１０２ａをそれぞれ有する。

上バスケット１００には、ブリッジ９６及び端壁９２が内側から当接し、上バスケット１００の底、即ちフィルタ部材９８の上面とフレーム９０との間には、空間が確保される。このフレーム９０よりも上側の空間は、空洞１０４としてそのまま残される。
一方、下バスケット１０２には、端壁９２が内側から当接し、下バスケット１０２の底、即ちフィルタ部材９８の下面とフレーム９０との間にも空間が確保される。

このフレーム９０よりも下側の空間には、毛細管現象を利用して、オリフィスチューブ８６の入口端に潤滑油を供給するための供給部材１０６が配置されている。
具体的には、供給部材１０６は、帯状の樹脂製のネットを折りたたんで形成され、全体としては直方体形状をなす。供給部材の下面は、フィルタ部材の底面に接しており、供給部材の上端辺は、オリフィスチューブ８６の入口端に接している。即ち、供給部材１０６は、オイル室６０の底面近傍から、オリフィスチューブ８６の入口端近傍に渡っている。

なお、フィルタ部材９８は、圧縮ケーシング６の端壁６ａに形成された突起１０８によって上から押さえられている。このため、フィルタ部材９８の底面は、オイル室６０の底面に密着する。
上述したスクロール圧縮機によれば、駆動軸１０の回転に伴い可動スクロール３０が旋回運動し、この際、可動スクロール３０の自転は旋回スラストベアリング５０により阻止される。可動スクロール３０の旋回運動は、圧力室３８をスクロールユニット２８の径方向外側から内側に移動させ、これに伴い、圧力室３８の容積が減少する。

この結果、吸入室３１から圧力室３８内に冷媒が吸入され、そして、吸入された冷媒は圧力室３８が吐出孔７６に向けて移動し、その容積が減少していく過程にて圧縮される。そして、圧力室３８が吐出孔７６に達すると、圧力室３８内の冷媒の圧力は吐出弁７４の締切圧に打ち勝って吐出弁７４を開き、圧縮冷媒が圧力室３８から吐出孔７６を通じて吐出室５８内に吐出される。

そして、圧縮冷媒は、吐出室５８から導入孔７８を通じて油分離室６４に流入し、油分離室６４内の環状の空間を旋回するように下方へ向かって流れる。この際、冷媒に含まれる霧状の潤滑油が遠心分離されて区画壁６６の内周面に付着し、分離された潤滑油はその自重により下降し、底孔８０を通じてオイル室６０へと流入する。
こうして潤滑油が分離された圧縮冷媒は、油分離管６８の下端から油分離管６８内に流入して上昇し、そして、吐出ポートを通じて冷凍回路の凝縮器に供給される。

一方、オイル室６０に貯えられた潤滑油は、吸入室３１とオイル室６０との間の圧力差を利用し、オリフィスフィルタ８２を通じて吸入室３１内に環流され、旋回ユニットを構成するニードル軸受４２等の各摺動部に供給される。つまり、フィルタ部材９８を通過することによって濾過された潤滑油が、オリフィスチューブ８６を通して吸入室３１に供給される。

上述したスクロール圧縮機では、油分離室６４で潤滑油が十分に分離されないときのほか、冷凍回路の運転条件や車の走行状態（傾斜、加速、減速、旋回）等に起因して、オイル室６０内の潤滑油の液面がオリフィスチューブ８６の入口端よりも下になってしまっても、オリフィスチューブ８６の入口端に供給される。これは、フィルタ部材９８を通じて供給部材１０６に浸み込んだ潤滑油が、毛細管現象によって供給部材１０６の内部を上昇し、オリフィスチューブ８６の入口端に到達するからである。

このため、冷凍回路の運転条件等に関わらず、十分な量の潤滑油が吸入室３１に常時供給され、固定スクロール３２と可動スクロール３０との間や可動スクロール３０のための旋回ユニット等における各摺動部の潤滑状態が常時良好に保たれる。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、上述したスクロール圧縮機では、供給部材１０６として、帯状のネットを折りたたんで使用したけれども、複数枚のネットを重ね合わせて使用してもよい。すなわちネットが積層されていればよい。また、ネットに代えて、樹脂製の不織布等を用いてもよい。すなわち、供給部材は、３次元的な網目構造を有していればよい。なお、積層されたネットを用いれば、簡単な構成にて、良好な潤滑状態が確保される。

上述したスクロール圧縮機では、フィルタ部材９８の内部に空洞１０４が確保されていたが、空洞１０４内にもネット等を配置してもよい。ただし、一実施例のように空洞１０４を設ければ、オリフィスチューブ８６を通過する潤滑油の流量が圧力損失によって減少するのが確実に防止される。
上述したスクロール圧縮機では、フィルタ部材９８の底面がオイル室６０の底壁のほぼ全域に対して接触していたけれども、オイル室６０の底壁の少なくとも一部分に接触していればよい。ただし、フィルタ部材９８の底面がオイル室６０の底壁のほぼ全域に対して接触していれば、圧縮機が多少傾いても、オイル室６０内の潤滑油がフィルタ部材９８及び供給部材１０６を通じて吸い上げられる。

最後に、上述したスクロール圧縮機は、車両用空調システムの冷凍回路に好適ではあるが、他の用途にも適用可能であるのは勿論である。

一実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。図１中、オリフィスフィルタ近傍の概略を拡大して示す図である。図１のスクロール圧縮機に適用されたオリフィスフィルタの斜視図である。図３のオリフィスフィルタの分解斜視図である。

符号の説明

３１吸入室
６０オイル室
８２オリフィスフィルタ
８６オリフィスチューブ（パイプ）
１０６供給部材

Claims

内部に吸入室、吐出室及びオイル室が区画されたハウジングと、
前記ハウジング内に収容され、前記吸入室から潤滑油を含む作動流体を吸入し、吸入した前記作動流体を圧縮し、そして、圧縮した前記作動流体を前記吐出室に吐出する圧力室を互いの間に形成する固定スクロール及び可動スクロールと、
前記圧力室から吐出された後に前記オイル室に貯留された前記潤滑油を前記吸入室に還流させる油還流手段と
を備えるスクロール圧縮機において、
前記油還流手段は、
前記オイル室と前記吸入室との間に配置され、前記オイル室側に前記オイル室の底壁よりも上に位置付けられた入口端を有するパイプと、
前記オイル室の底壁近傍から前記パイプの入口端近傍に渡り、毛細管現象により前記潤滑油を前記パイプの入口端に供給する供給部材と
を含む
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
前記油還流手段は、前記供給部材として、積層されたネットを含むことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。