JP2008184973A - 圧縮機およびこれを用いた空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機１００において軸受け部６に効率的に潤滑油を供給する。
【解決手段】冷媒は可動スクロール１０により圧縮されて、この高圧冷媒は、冷媒流路１１ａを通過し、潤滑油分離部１４で、冷媒から潤滑油を分離する。その後、潤滑油流路１１ｂ、１０ａを通過して貯油室８ｂに流れる。貯油室８ｂを通過した潤滑油は、回転軸５の潤滑油流路５ａ内を通してハウジング１の突起部１ｅ側に流れ、軸受け部６を潤滑状態にし、軸受け部６を通過して環状突出部５ｂの先端面およびハウジング１の内壁面１ｃの間には隙間Ｓを通して排出される。環状突出部５ｂおよびハウジング１の内壁面１ｃは、潤滑油の流れを絞る絞り部を構成し、軸受け部６を通過する潤滑油の流量を調整することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体を圧縮する圧縮機に関する。

従来、空調装置用のスクロール型圧縮機において、スクロール部を駆動する回転軸に潤滑油通路を設け、高圧冷媒の圧力を用いて潤滑油が潤滑油通路内を流れ、この潤滑油通路を通過した潤滑油が回転軸の軸受け部に供給され、軸受け部の潤滑状態を保つように構成されたものがある。

上述のスクロール型圧縮機においては、潤滑油通路を通過した潤滑油は軸受け部に供給され軸受け部から排出される。このため、軸受け部に潤滑油を供給するにあたり、潤滑油が無駄に流れることになる。

本発明は、上記点に鑑み、軸受け部に効率的に潤滑油を供給するようにした圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、流体吸入孔（１ａ）および流体吐出孔（１ｂ）を有するハウジング（１）と、ハウジング内に配置される回転軸（５）と、を備え、ハウジングの内壁には、回転軸の軸線方向端部に向けて突出するように形成される突出部（１ｅ）が設けられており、回転軸の軸線方向端部には、軸線方向に突出し、かつ突出部を径方向から覆うように形成される環状突出部（５ｂ）が設けられており、突出部に対して径方向に配置され、回転軸の環状突出部を回転自在に支持する第１の軸受け部（６）と、ハウジング内に配置され、回転軸により駆動されて、流体吸入孔を介して流体を吸入、圧縮して流体吐出孔から吐出する圧縮部（１２）と、を備え、回転軸には、圧縮部の作動に応じて第１の軸受け部に向けて潤滑油が流れる潤滑油流路（５ａ）が設けられており、第１の軸受け部を通過した潤滑油が環状突出部の突出先端部と前記ハウジングの内壁面との間の隙間（Ｓ）を通過するようになっており、環状突出部の突出先端部とハウジングの内壁とから前記潤滑油の流れを絞る絞り部が構成されていることを第１の特徴とする。

したがって、第１の軸受け部を通過する潤滑油の流量が制限されるので、軸受け部に効率的に潤滑油を供給することができる。

本発明では、前記圧縮部は、前記ハウジング内において前記ハウジングに固定される固定部（１１）と、前記回転軸により駆動されて、前記固定部に対して運動して前記冷媒を吸入、圧縮、吐出する可動部（１０）と、を備え、前記可動部に対して接するように形成され、かつ前記潤滑油分離部の出口からの潤滑油を前記潤滑油流路の入口に導くように設けられる導油部（８ｂ）を備え、前記導油部内の前記潤滑油の圧力により前記可動部が前記固定部に対して押し付けられるようになっていることを第２の特徴とする。

この場合、第１の軸受け部を通過する潤滑油の流量が制限されるので、導入路内の潤滑油の流量が減ることを抑制できる。したがって、導入路内の潤滑油の圧力を保持できるので、固定部に対して前記可動部を十分に押し付けることができる。

本発明では、ハウジング内に配置され、第１の軸受け部とともに回転軸を回転自在に支持する第２の軸受け部（７）と、第２の軸受け部を収納するとともに、導油部に開口ように形成される収納室（８ａ）と、を備えていることを第３の特徴とする。

したがって、第２の軸受け部は、導油部から潤滑油の供給を受けることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に本発明の圧縮機が適用される車両用空調装置の第１実施形態の概略構成を示す。

車両用空調装置は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機１００と、この圧縮機１００からの吐出冷媒を外気により冷却する冷却器１１０と、冷却器１１０から流出した冷媒を減圧する減圧器１２０と、外気から吸熱して減圧器１２０から流出する冷媒を蒸発させる蒸発器１３０とを備える。冷媒（流体）としては、例えば、二酸化炭素が用いられ、当該冷媒には潤滑油が溶けている。

次に、本実施形態の圧縮機１００の内部構造について図２、図３を参照して説明する。

図２は圧縮機１００の内部構造を示す断面図であり、図３は図２中Ａ部分の拡大図である。

図２に示すように、圧縮機１００は、略水平に配置される横置き型圧縮機であって、金属製の略円筒状のハウジング１を備える。ハウジング１には、冷媒吸入孔１ａおよび冷媒吐出孔１ｂが設けられている。ハウジング１内には、モータ部２が配置されており、モータ部２は、ロータ３およびステータ４を備える。ロータ３は、永久磁石からなる円筒部材であり、ロータ３の中空部には、駆動軸５が圧入固定されている。

ステータ４は、ハウジング１により支持され、ステータコア４ａ（磁性体からなる）に対してステータコイル４ａが回巻されている。ステータ４は、ロータ３に回転磁界を与えてロータ３を回転させる。駆動軸５は、金属製からなるもので、水平方向に延びるように配置されている。駆動軸５の一端側は、軸受け部６により回転自在に支持される。なお、軸受け部６は、特許請求範囲に記載の第１の軸受け部に相当する。

具体的には、軸受け部６は、環状に形成されている転がり軸受けであって、図３に示すように、ハウジング１の軸線方向（軸方向）の内壁面１ｃの突起部１ｅに填め込まれている。すなわち、軸受け部６は、ハウジング１の内壁面１ｃの突起部１ｅを回転軸径方向から覆うように形成されている。突起部１ｅは、内壁面１ｃから回転軸５の軸線方向端面５ｃ側に向けて突出するように形成される円柱状部材である。

回転軸５の軸線方向端面５ｃには、軸線方向に突出し、かつ軸芯を中心とする環状に形成される環状突出部５ｂが設けられている。環状突出部５ｂは、突出部１ｅを径方向から覆うように形成される。このことにより、軸受け部６は、ハウジング１の内壁面１ｃの突起部１ｅにより支持されて、回転軸５の環状突出部５ｂを回転自在に支持することになる。

ここで、環状突出部５ｂの先端面およびハウジング１の内壁面１ｃの間には隙間Ｓが形成されており、当該隙間Ｓは、後述するように軸受け部６を通過する潤滑油の流れを絞る役割を果たす。すなわち、環状突出部５ｂおよびハウジング１の内壁面１ｃは、潤滑油の流れを絞る絞り部を構成することになる。

回転軸５には、軸線方向に延出するように形成される潤滑油流路５ａが設けられており、潤滑油流路５ａの出口側開口部が突起部１ｅの先端面に向けて形成されている。

回転軸５の他端側は、図２に示すように、軸受け部７により回転自在に支持される。軸受け部７は、回転軸５を径方向から覆うように環状に形成されている転がり軸受けであって、支持部材８を介してハウジング１により固定されている。なお、軸受け部７は、特許請求範囲に記載の第２の軸受け部に相当する。

具体的に、支持部材８には、軸受け部７を収納する収納室８ａが設けられており、収納室８ａは、回転軸５を径方向から覆うように環状に形成されている。軸受け部７は、収納室８ａに填め込まれている。回転軸５の他端側には、その一端部側に対して軸がずれて形成される偏心部５ｅが形成される。

回転軸５の偏心部５ｅには、可動スクロール１０が固定されている。可動スクロール（可動部）１０は、固定スクロール（固定部）１１とともに周知のスクロール型圧縮部１２を構成し、後述するようにスクロール運動することにより冷媒を吸入、圧縮、吐出する。固定スクロール１１は、ハウジング１の内壁面１ｃに固定されている。固定スクロール１１には、可動スクロール１０により圧縮された冷媒が流れる冷媒流路１１ａが設けられている。

固定スクロール１１およびハウジング１の軸線方向の内壁面１ｆの間には、周知の潤滑油分離部１４が設けられており、潤滑油分離部１４は、冷媒と潤滑油との比重差を利用して冷媒流路１１ａ介して供給される冷媒から潤滑油を分離するものである。

固定スクロール１１および可動スクロール１０には、潤滑油分離部１４で分離された潤滑油を流す潤滑油流路１１ｂ、１０ａが設けられており、潤滑油流路１０ａは、貯油室８ｂに連通している。貯油室８ｂは、支持部材８および可動スクロール１０の間に形成されている。貯油室８ｂには、回転軸５の潤滑油流路５ａの入口が連通されている。すなわち、貯油室８ｂは、可動スクロール１０に対して接するように形成され、かつ潤滑油分離部１４の出口からの潤滑油を潤滑油流路５ａの入口に導くことになる。

ここで、貯油室８ｂは、収納室８ａに対して開口するように形成されており、貯油室８ｂに対して軸受け部７が臨むことになる。なお、貯油室８ｂは、特許請求範囲に記載の導油部に相当する。

また、ハウジング１の外周面側には、ステータコイル４ａに電流を流すインバータ装置２０が装着されており、インバータ装置２０は、カバー部２１およびハウジング１の間に狭持されている。

次に、本実施形態の作動について説明する。

まず、モータ部２の駆動軸５が可動スクロール１０を駆動すると、可動スクロール１０が旋回運動する。これに伴い、低圧冷媒が冷媒吸入孔１ａを介して吸入され、ステータ４およびハウジング１の間の隙間を通過して可動スクロール１０側に流れる。その後、低圧冷媒は可動スクロール１０により圧縮されて、この圧縮された高圧冷媒は、冷媒流路１１ａを通して潤滑油分離部１４側に流れ、潤滑油分離部１４では、比重の重い潤滑油が冷媒から落下して分離される。この潤滑油を分離された冷媒は、冷媒吐出孔１ｂから吐出される。

ここで、可動スクロール１０のスクロール運動に伴い、潤滑油流路１１ｂ、１０ａは間欠的に連通する。このため、潤滑油流路１１ｂ、１０ａの連通時に、潤滑油分離部１４により分離された潤滑油は、低圧冷媒および高圧冷媒との圧力差（すなわち、圧縮部の作動）に基づいて、潤滑油流路１１ｂ、１０ａを通過して貯油室８ｂに流れる。

ここで、貯油室８ｂ内の潤滑油の圧力により可動スクロール１０を固定スクロール１１側に押し付ける。一方、軸受け部７は貯油室８ｂから潤滑油が供給され、軸受け部７の潤滑状態が保持される。

また、貯油室８ｂを通過した潤滑油は、図３の点線に示すように、回転軸５の潤滑油流路５ａ内を通してハウジング１の突起部１ｅ側に流れ、軸受け部６に供給されて軸受け部６を潤滑状態にし、軸受け部６を通過して環状突出部５ｂの突出先端部およびハウジング１の内壁面１ｃの間の隙間Ｓを通して排出される。

以上説明した本実施形態によれば、環状突出部５ｂおよびハウジング１の内壁面１ｃは、潤滑油の流れを絞る絞り部を構成し、軸受け部６を通過する潤滑油の流量を調整することができる。したがって、軸受け部６に効率的に潤滑油を供給することができる。

これに伴い、貯油室８ｂ内には潤滑油が満たされるので、貯油室８ｂ内の潤滑油の圧力により可動スクロール１０を固定スクロール１１側に十分に押し付けることができる。このため、可動スクロール１０および固定スクロール１１の間から冷媒が洩れることを防ぐことができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、軸受け部として転がり軸受けを用いた例について説明したが、これに代えて、図４に示すように、滑り軸受け６を軸受け部として用いるようにしてもよい。滑り軸受け６は、環状に形成されて環状突出部５ｂとの間に油膜を形成する。

（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、圧縮機１００として空調装置に適用される例について説明したが、これに限らず、給湯機用冷凍サイクル装置等の装置に圧縮機１００を適用してもよい。

上述の第１実施形態では、流体として冷媒を用いた例について説明したが、これに限らず、流体として油を用いるようにしてもよい。この場合、圧縮機１００が油自体を圧縮するようにして、この圧縮された高圧の油を潤滑油として軸受け部６、７に供給するようにする。

上述の第１実施形態では、圧縮部１２としてスクロール型圧縮部を用いた例について説明したが、これに代えて、ロータリ型圧縮機、レシプロ型圧縮機等の他の型式の圧縮機を用いても良い。

本発明の圧縮機が適用される車両用空調装置の第１実施形態の概略構成を示す模式図である。 図１の圧縮機の内部構造を示す断面図である。 図２の圧縮機の一部を詳細に示す図である。 本発明の圧縮機の第２実施形態の軸受け部を示す模式図である。

符号の説明

１…ハウジング、１ｅ…突起部、１ｃ…内壁面、５…回転軸、
５ａ…潤滑油流路、５ｂ…環状突出部、６、７…軸受け部、
８ｂ…貯油室、１０…可動スクロール、１１ａ…冷媒流路、
１４…潤滑油分離部、１１ｂ、１０ａ…潤滑油流路、Ｓ…隙間。

Claims (8)

1. 流体吸入孔（１ａ）および流体吐出孔（１ｂ）を有するハウジング（１）と、
   前記ハウジング内に配置される回転軸（５）と、を備え、
   前記ハウジングの内壁には、前記回転軸の軸線方向端部に向けて突出するように形成される突出部（１ｅ）が設けられており、
   前記回転軸の軸線方向端部には、軸線方向に突出し、かつ前記突出部を径方向から覆うように形成される環状突出部（５ｂ）が設けられており、
   前記突出部に対して前記径方向に配置され、前記回転軸の前記環状突出部を回転自在に支持する第１の軸受け部（６）と、
   前記ハウジング内に配置され、前記回転軸により駆動されて、前記流体吸入孔を介して流体を吸入、圧縮して前記流体吐出孔から吐出する圧縮部（１２）と、を備え、
   前記回転軸には、前記圧縮部の作動に応じて前記第１の軸受け部に向けて潤滑油が流れる潤滑油流路（５ａ）が設けられており、
   前記第１の軸受け部を通過した潤滑油が前記環状突出部の突出先端部と前記ハウジングの内壁面との間の隙間（Ｓ）を通過するようになっており、
   前記環状突出部の突出先端部と前記ハウジングの内壁とから前記潤滑油の流れを絞る絞り部が構成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記流体は、前記潤滑油が冷媒に溶けてなるものであり、
   前記ハウジング内に配置され、前記圧縮部により圧縮された冷媒のうち潤滑油を分離する潤滑油分離部（１４）を備え、
   前記潤滑油分離部により分離された潤滑油が前記圧縮部により圧縮された冷媒圧力により前記潤滑油流路内に流入されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記圧縮部は、
   前記ハウジング内において前記ハウジングに固定される固定部（１１）と、
   前記回転軸により駆動されて、前記固定部に対して運動して前記冷媒を吸入、圧縮、吐出する可動部（１０）と、を備え、
   前記可動部に対して接するように形成され、かつ前記潤滑油分離部の出口からの潤滑油を前記潤滑油流路の入口に導くように設けられる導油部（８ｂ）を備え、
   前記導油部内の前記潤滑油の圧力により前記可動部が前記固定部に対して押し付けられるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記ハウジング内に配置され、前記第１の軸受け部とともに前記回転軸を回転自在に支持する第２の軸受け部（７）と、
   前記第２の軸受け部を収納するとともに、前記導油部に開口ように形成される収納室（８ａ）と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
5. 前記第１、第２の軸受け部の少なくとも一方は、転がり軸受けであることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記第１、第２の軸受け部の少なくとも一方は、滑り軸受けであることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
7. 前記ハウジング内に配置され、前記回転軸に対して回転力を発生させる電動モータ部（２）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧縮機。
8. 請求項１ないし７のいずれか１つに記載の圧縮機（１００）と、
   前記圧縮機から吐出される冷媒を冷却する冷却器（１１０）と、
   前記冷却器からの冷媒を減圧する減圧器（１２０）と、
   前記減圧器からの冷媒を蒸発させて空気を冷却する蒸発器（１３０）と、
   を備える空調装置。

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