JP2019100245A - スクロール型圧縮機の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール型圧縮機において、メイン軸受及びドライブ軸受として、滑り軸受を用いた場合に、リップシール及びドライブ軸受の潤滑を良好にする。
【解決手段】第１潤滑流路１０１は、フロントハウジング３のメイン軸受取付部に設けられ、吸入ポート１４からクランク室１３へ吸入した冷媒をメイン軸受２５とリップシール２６との間のリップ室１００へ通流させる。第２潤滑流路１０２は、回転軸２０の大径軸部２２及びドライブ軸受３３側のクランクピン２３を貫通し、リップ室１００から可動スクロール部材６のボス部３２内へ冷媒を通流させる。第３潤滑流路１０３は、ドライブブッシュ３１を貫通し、ボス部３２内からクランク室１３へ冷媒を戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定スクロール部材と可動スクロール部材とを備え、これらにより形成される密閉空間の容積を変化させることで冷媒を圧縮するスクロール型圧縮機において、可動スクロール部材を公転させる駆動機構の潤滑構造に関する。

スクロール型圧縮機の従来技術として、特許文献１に記載されているものがある。
スクロール型圧縮機の回転軸（クランク軸）は、ハウジングの内外を貫通しハウジング外から回転駆動される主軸部、ハウジング内にあって主軸部に同軸で連なる大径軸部、及び、大径軸部の端面から偏心して突出するクランクピンを有する。
主軸部は、ハウジングの貫通部に取付けられたリップシールにより軸シールされる。大径軸部は、ハウジング内に取付けられたメイン軸受に回転自在に支持される。クランクピンにはドライブブッシュが取付けられる。ドライブブッシュは可動スクロール部材の端板背面に一体形成したボス部に嵌入し、嵌入部にはドライブ軸受が配置される。

上記の構造では、ハウジング内は、メイン軸受を境として、外部からの潤滑油を含む冷媒の吸入ポートと連通するクランク室と、リップシール側のリップ室とが隔てられる。このため、リップシールの潤滑不足が懸念される。そこで、特許文献１では、ハウジングのメイン軸受取付部に、クランク室からリップ室への潤滑流路（油路）を設け、吸入ポートからクランク室へ吸入した潤滑油を含む冷媒をリップシールに供給している。かかる潤滑構造は、特にメイン軸受として滑り軸受を用いる場合に、効果がある。

特開２００３−１２９９７３号公報

しかしながら、従来技術では、リップ室に供給されてリップシールの潤滑に用いられた潤滑油を含む冷媒の、その後の行き場がなく、有効に利用されていない（循環流が形成されていない）という問題点があった。
また、スクロール型圧縮機では、クランクピン、ドライブブッシュ、及び、ボス部内のドライブ軸受の潤滑が必要であるが、これらの潤滑は成り行きに任されている。しかし、特にドライブ軸受として滑り軸受を用いる場合、潤滑が重要となるが、ボス部内の奥部は袋小路のため、潤滑不足が懸念される。

本発明は、このような実状に鑑み、メイン軸受及びドライブ軸受として滑り軸受を用いる場合に、リップシールの潤滑を確保しつつ、ドライブ軸受の潤滑を良好に行うことができるようにすることを課題とする。

本発明に係るスクロール型圧縮機は、
固定スクロール部材と、
前記固定スクロール部材に接しつつ公転し、前記固定スクロール部材との間に前記公転に伴って容積変化する密閉空間を形成する可動スクロール部材と、
前記可動スクロール部材を公転させる駆動機構と、
前記固定スクロール部材、前記可動スクロール部材及び前記駆動機構を収容し、前記駆動機構回りに、外部からの潤滑油を含む冷媒の吸入ポートと連通するクランク室を形成するハウジングと、
を含んで構成される。
前記駆動機構は、
前記ハウジングの内外を貫通し前記ハウジング外から回転駆動される主軸部、前記ハウジング内にあって前記主軸部に同軸で連なる大径軸部、及び、前記大径軸部の端面から偏心して突出するクランクピンを有する回転軸と、
前記クランクピンが嵌入される貫通孔を有するドライブブッシュと、
前記可動スクロール部材の端板に一体形成されて前記ドライブブッシュが嵌入されるボス部と、
前記ハウジング内に取付けられて前記大径軸部を回転自在に支持する滑り軸受からなるメイン軸受と、
前記ハウジングの貫通部に取付けられて前記主軸部を軸シールするリップシールと、
前記ボス部の内周側に取付けられて前記ドライブブッシュを回転自在に支持する滑り軸受からなるドライブ軸受と、
を含む。

上記のスクロール型圧縮機の潤滑構造として、
前記ハウジングのメイン軸受取付部に設けられて前記吸入ポートから前記クランク室へ吸入した前記冷媒を前記メイン軸受と前記リップシールとの間のリップ室へ通流させる第１潤滑流路と、
前記回転軸（より詳しくは、前記回転軸の前記大径軸部及び前記クランクピン）を貫通して前記リップ室から前記ボス部内へ前記冷媒を通流させる第２潤滑流路と、
を設ける。

望ましくは、前記ドライブブッシュを貫通して前記ボス部内から前記クランク室へ前記冷媒を戻す第３潤滑流路を更に設ける。

本発明によれば、第１潤滑流路と第２潤滑流路とを備えることで、リップシールの潤滑と、ドライブ軸受の潤滑とを良好に行うことができるという効果を奏する。
また、第３潤滑流路を更に備えることで、潤滑油を含む冷媒の流れを更にスムーズにして、潤滑性能を更に高めることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態を示すスクロール型圧縮機の縦断面図 図１のＡ−Ａ矢視図 図１のＢ−Ｂ矢視図 第２及び第３潤滑流路の説明図 第２及び第３潤滑流路の回転軌跡を示す図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すスクロール型圧縮機の縦断面図である。
本実施形態のスクロール型圧縮機１は、横置きタイプ（圧縮機中心軸が水平）であり、車両用空調装置の冷媒循環回路に組み込まれて、冷媒の圧縮に用いられる。冷媒には潤滑油が混入されている。

スクロール型圧縮機１のハウジング２は、フロントハウジング３とリアハウジング４とから構成され、内部に、固定スクロール部材５、可動スクロール部材６及び駆動機構７を収容している。

固定スクロール部材５及び可動スクロール部材６は、中心軸方向に対向配置される。固定スクロール部材５は、円形の端板５ａ上に渦巻きラップ５ｂが一体に形成されてなる。可動スクロール部材６は、同様に、円形の端板６ａ上に渦巻きラップ６ｂが一体に形成されてなる。

両スクロール部材５、６は、両渦巻きラップ５ｂ、６ｂの周方向の角度が互いにずれた状態で、両渦巻きラップ５ｂ、６ｂの側壁が互いに部分的に接触するように配設される。また、固定スクロール部材５の渦巻きラップ５ｂの先端（図で左端）はチップシールを介して可動スクロール部材６の端板６ａの内面に当接し、可動スクロール部材６の渦巻きラップ６ｂの先端（図で右端）はチップシールを介して固定スクロール部材５の端板５ａの内面に当接する。これにより、両渦巻きラップ５ｂ、６ｂ間に三日月状断面の密閉空間である流体ポケットが形成される。

フロントハウジング３は、円筒状で、リア側（図で右側）がほぼストレートに円形に開口し、フロント側（図で左側）は先すぼまり形状となっている。
固定スクロール部材５は、フロントハウジング３に対し、そのリア側の開口を塞ぐように、固定配置される。
すなわち、固定スクロール部材５の端板５ａの外周面がフロントハウジング３のリア側の開口に嵌合し、端板５ａの外周面から外側に鍔状に張り出すフランジ部５ｃがフロントハウジング３とリアハウジング４との接合面間にガスケットを介して挟持される。フロントハウジング３とリアハウジング４とは、固定スクロール部材５のフランジ部５ｃを挟持した状態で、複数のボルト１０により締結されて一体化される。

可動スクロール部材６は、固定スクロール部材５に対し前述のように組み合わされて、フロントハウジング３内に配置され、端板６ａの背面がフロントハウジング３内の円環状のスラスト受面１１にスラストプレート１２を介して当接する。

可動スクロール部材６は、駆動機構７により、圧縮機中心軸回りの円軌道上を公転運動され、自転は阻止される。これにより、両渦巻きラップ５ｂ、６ｂ間に形成される流体ポケットが渦巻きラップ５ｂ、６ｂの外周側の端部から中心部へ向かって移動されることにより、流体ポケットの容積が縮小方向に変化する。従って、渦巻きラップ５ｂ、６ｂの外周側から流体ポケット内に取込まれた流体（すなわち冷媒ガス）が圧縮される。

フロントハウジング３は、円環状のスラスト受面１１よりフロント側に、クランク室１３を形成している。クランク室１３には、駆動機構７（特にそのクランク機構３０）が収納される。
フロントハウジング３の外壁には、外部からの潤滑油を含む冷媒の吸入ポート１４が設けられ、吸入ポート１４は、渦巻きラップ５ｂ、６ｂの外周側の端部付近へ冷媒を案内する吸入通路空間１５と、クランク室１３とに連通している。

リアハウジング４は、蓋状で、固定スクロール部材５の端板５ａの背面との間に、冷媒の吐出室１６を形成する。端板５ａの中心部には吐出室１６への吐出孔１７が開設され、吐出孔１７には一方向弁１８が付設される。リアハウジング４の外壁には、吐出室１６から外部への冷媒の吐出ポート１９が設けられる。

従って、冷媒は、フロントハウジング３に設けられた吸入ポート１４からフロントハウジング３内の吸入通路空間１５を経由して、渦巻きラップ５ｂ、６ｂの外周側から流体ポケット内に取込まれ、圧縮に供される。圧縮された冷媒は、固定スクロール部材５の端板５ａの中央部に穿設された吐出孔１７から、リアハウジング４内の吐出室１６に吐出され、そこから吐出ポート１９を介して外部に導出される。

吸入ポート１４から吸入された冷媒の一部は、クランク室１３に導入されて、駆動機構７の潤滑に供される。

次にフロントハウジング３内に収納される駆動機構７について説明する。
駆動機構７は、回転軸２０と、クランク機構３０とを含んで構成される。

回転軸２０は、主軸部２１と、大径軸部２２と、クランクピン２３とから構成される。主軸部２１は、フロントハウジング３の内外を貫通しフロントハウジング３外から回転駆動される。大径軸部２２は、フロントハウジング３内にあって主軸部２１に同軸で連なり、鍔形状をなす。クランクピン２３は、大径軸部２２の端面から偏心して突出する。

回転軸２０は、主軸部２１の先端側でフロント軸受２４を介して、また大径軸部２２回りでメイン軸受２５を介して、フロントハウジング３に回転自在に支持される。メイン軸受２５は、滑り軸受により構成される。

フロントハウジング３の回転軸２０貫通部で、フロント軸受２４とメイン軸受２５との間には、リップシール（軸封装置）２６が設けられる。リップシール２６は、フロントハウジング３の貫通部に取付けられて主軸部２１を軸シールする。

回転軸２０のフロントハウジング３外の端部には、電磁クラッチ２７を介してプーリ２８が取付けられる。従って、プーリ２８から電磁クラッチ２７を介して入力される回転駆動力により、回転軸２０が回転駆動される。

回転軸２０のクランクピン２３側はクランク機構３０を介して可動スクロール部材６に連結される。従って、回転軸２０の回転により可動スクロール部材６は旋回する。可動スクロール部材６の自転は自転阻止機構４０により阻止される。

クランク機構３０は、図２（図１のＡ−Ａ矢視図）にも示されるように、回転軸２０の端部に設けたクランクピン２３に偏心状態で取付けたドライブブッシュ３１と、可動スクロール部材６の端板６ａの背面に突出形成されてドライブブッシュ３１が嵌入される円筒状のボス部３２と、ボス部３２の内周側に取付けられてドライブブッシュ３１を回転自在に支持するドライブ軸受３３と、を含んで構成される。

ドライブブッシュ３１は、円板形状で、中心から偏心した位置にクランクピン２３が嵌入される貫通孔を有する。ドライブブッシュ３１は、クランクピン２３に対し僅かに揺動可能に取付けられる。すなわち、ドライブブッシュ３１は、クランクピン２３に対し揺動自在に取付けられる一方で、ドライブブッシュ３１に一体に形成された規制用突起３１ａが大径軸部２２の端面に形成された規制用穴２２ａに挿入されている。ドライブブッシュ３１には、これと一体的に、バランサウエイト３４が設けられる。ドライブ軸受３３は、滑り軸受により構成される。

自転阻止機構４０は、図３（図１のＢ−Ｂ矢視図）にも示されるように、可動スクロール部材６の端板６ａの背面の外周部寄りの位置に周方向に等間隔で形成された複数の円形凹部４１と、フロントハウジング３のスラスト受面１１に周方向に等間隔で突設されてスラストプレート１２を貫通する複数の固定ピン４２とを含んで構成され、フロントハウジング３側の各固定ピン４２が可動スクロール部材６側の各円形凹部４１内に入り込んでいる。尚、円形凹部４１の内周面はこれに挿入された摺動用のリングにより構成される。
従って、固定ピン４２が円形凹部４１の内周面に当接することによって可動スクロール部材６の自転が防止される。一方、見かけ上、固定ピン４２が円形凹部４１の内周面に沿って移動するように、可動スクロール部材６が旋回運動を行うことができる。自転阻止機構４０は、こうして、可動スクロール部材６の自転を阻止して旋回運動（公転）を許容する。

次に潤滑油を含む冷媒による駆動機構７の潤滑構造について説明する。
フロントハウジング３のメイン軸受２５取付部には、周方向の一部に切欠き部が設けられ、この切欠き部により、フロントハウジング３の吸入ポート１４からクランク室１３内へ吸入した冷媒をメイン軸受２５とリップシール２６との間のリップ室１００へ通流させる第１潤滑流路１０１が設けられる。
すなわち、フロントハウジング３内は、滑り軸受からなるメイン軸受２５を境として、クランク室１３とリップ室１００とに隔てられるが、クランク室１３からリップ室１００へ向かう第１潤滑流路１０１を設けることで、潤滑油を含む冷媒をクランク室１３からリップ室１００へ供給可能となり、リップシール２６の潤滑を良好に実施可能となる。

また、回転軸２０を貫通して、具体的には、大径軸部２２及びクランクピン２３を軸方向に貫通して、第２潤滑流路１０２が設けられる。
第２潤滑流路１０２は、リップ室１００から、ボス部３２内の奥部へ、冷媒を通流させる。従って、第１潤滑流路１０１によりリップ室１００に供給されてリップシール２６を潤滑した冷媒を、第２潤滑流路１０２により、ボス部３２内の奥部に供給して、クランクピン２３、ドライブブッシュ３１、及び、ドライブ軸受３３の潤滑を行うことができる。
このような第２潤滑流路１０２を設けることは、特にドライブ軸受３３として滑り軸受を用いる場合に、効果的である。

ここで、ボス部３２内の奥部に流入した冷媒は、液状冷媒とガス状冷媒とに分かれ、重力方向下側に液状冷媒が溜まり、上側はガス状冷媒となる。
従って、下側に溜まった液状冷媒は、ゆっくりではあるが、滑り軸受からなるドライブ軸受３３とドライブブッシュ３１との隙間（図１のＣ部）から、クランク室１３側に流出し、ドライブ軸受３３等を潤滑する。尚、滑り軸受からなるドライブ軸受３３とドライブブッシュ３１との間には、油膜の形成のため、５０μｍ程度、あるいは５０〜１００μｍ程度の隙間がある。

また、ドライブブッシュ３１を軸方向に貫通して、第３潤滑流路１０３が設けられる。
第３潤滑流路１０３は、ボス部３２内からクランク室１３へ冷媒を戻す。すなわち、ボス部３２内への入口側流路である第２潤滑流路１０２とは別に、ボス部３２内からの出口側流路である第３潤滑流路１０３を設ける。
これにより、吸入ポート１４→クランク室１３→第１潤滑流路１０１→リップ室１００→第２潤滑流路１０２→ボス部３２内の奥部→第３潤滑流路１０３→クランク室１３という冷媒の循環流路が形成されることで、より円滑に潤滑を行うことができる。

ここで、図４にドライブブッシュ３１（バランサウエイト３４付き）及びクランクピン２３を示すように、第３潤滑流路１０３は、第２潤滑流路１０２より、ドライブブッシュ３１（ボス部３２）の中心側に形成する。
あるいは、第３潤滑流路１０３のドライブブッシュ３１端面におけるボス部３２内への開口の縁部と、ドライブブッシュ３１の外周縁部との最短距離をＬ１、
第２潤滑流路１０２のボス部３２内への開口の縁部と、ドライブブッシュ３１の外周縁部との最短距離をＬ２とすると、
Ｌ１＞Ｌ２
とする。

上記の構成とすることで、図５にボス部３２内での第３潤滑流路１０３及び第２潤滑流路１０２の回転軌跡を示すように、第３潤滑流路１０３の回転軌跡は第２潤滑流路１０２の回転軌跡の内側となる。従って、出口側である第３潤滑流路１０３が、入口側である第２潤滑流路１０２に比べ、ドライブブッシュ３１とドライブ軸受３３との間の最下方の隙間（図５のＣ部）から遠くなる。

従って、出口側である第３潤滑流路１０３が回転により位置を変えても、ボス部３２内の奥部から、下側に溜まった液状の冷媒を戻すのを抑制でき、極力、中心側（相対的に上側）のガス状の冷媒を戻すことができる。従って、前述のように、液状の冷媒が、滑り軸受からなるドライブ軸受３３とドライブブッシュ３１との隙間（図１のＣ部）から、クランク室１３側にゆっくりと流出して、ドライブ軸受３３等を潤滑するのを阻害することがなくなる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ スクロール型圧縮機
２ ハウジング
３ フロントハウジング
４ リアハウジング
５ 固定スクロール部材
５ａ 端板
５ｂ 渦巻きラップ
５ｃ フランジ部
６ 可動スクロール部材
６ａ 端板
６ｂ 渦巻きラップ
７ 駆動機構
１０ ボルト
１１ スラスト受面
１２ スラストプレート
１３ クランク室
１４ 吸入ポート
１５ 吸入通路空間
１６ 吐出室
１７ 吐出孔
１８ 一方向弁
１９ 吐出ポート
２０ 回転軸
２１ 主軸部
２２ 大径軸部
２２ａ 規制用穴
２３ クランクピン
２４ フロント軸受
２５ メイン軸受
２６ リップシール
２７ 電磁クラッチ
２８ プーリ
３０ クランク機構
３１ ドライブブッシュ
３１ａ 規制用突起
３２ ボス部
３３ ドライブ軸受
３４ バランサウエイト
４０ 自転阻止機構
４１ 円形凹部
４２ 固定ピン
１００ リップ室
１０１ 第１潤滑流路
１０２ 第２潤滑流路
１０３ 第３潤滑流路

Claims (5)

1. 固定スクロール部材と、
   前記固定スクロール部材に接しつつ公転し、前記固定スクロール部材との間に前記公転に伴って容積変化する密閉空間を形成する可動スクロール部材と、
   前記可動スクロール部材を公転させる駆動機構と、
   前記固定スクロール部材、前記可動スクロール部材及び前記駆動機構を収容し、前記駆動機構回りに、外部からの潤滑油を含む冷媒の吸入ポートと連通するクランク室を形成するハウジングと、
   を含んで構成され、
   前記駆動機構が、
   前記ハウジングの内外を貫通し前記ハウジング外から回転駆動される主軸部、前記ハウジング内にあって前記主軸部に同軸で連なる大径軸部、及び、前記大径軸部の端面から偏心して突出するクランクピンを有する回転軸と、
   前記クランクピンが嵌入される貫通孔を有するドライブブッシュと、
   前記可動スクロール部材の端板に一体形成されて前記ドライブブッシュが嵌入されるボス部と、
   前記ハウジング内に取付けられて前記大径軸部を回転自在に支持する滑り軸受からなるメイン軸受と、
   前記ハウジングの貫通部に取付けられて前記主軸部を軸シールするリップシールと、
   前記ボス部の内周側に取付けられて前記ドライブブッシュを回転自在に支持する滑り軸受からなるドライブ軸受と、
   を含む、
   スクロール型圧縮機において、
   前記ハウジングのメイン軸受取付部に設けられて前記吸入ポートから前記クランク室へ吸入した前記冷媒を前記メイン軸受と前記リップシールとの間のリップ室へ通流させる第１潤滑流路と、
   前記回転軸を貫通して前記リップ室から前記ボス部内へ前記冷媒を通流させる第２潤滑流路と、
   を設けたことを特徴とする、スクロール型圧縮機の潤滑構造。
2. 前記第２潤滑流路は、前記回転軸の前記大径軸部及び前記クランクピンを貫通して前記リップ室から前記ボス部内に前記冷媒を通流させることを特徴とする、請求項１記載のスクロール型圧縮機の潤滑構造。
3. 前記ドライブブッシュを貫通して前記ボス部内から前記クランク室へ前記冷媒を戻す第３潤滑流路を更に設けたことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のスクロール型圧縮機の潤滑構造。
4. 前記第３潤滑流路は、前記第２潤滑流路より、前記ドライブブッシュの中心側に設けられることを特徴とする、請求項３記載のスクロール型圧縮機の潤滑構造。
5. 前記第３潤滑流路の前記ボス部内への開口の縁部と、前記ドライブブッシュの外周縁部との最短距離をＬ１、
   前記第２潤滑流路の前記ボス部内への開口の縁部と、前記ドライブブッシュの外周縁部との最短距離をＬ２とすると、
   Ｌ１＞Ｌ２
   であることを特徴とする、請求項３又は請求項４記載のスクロール型圧縮機の潤滑構造。