JP3847321B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール型圧縮機、特に圧縮機の潤滑油貯留構造に関する。

一般に圧縮機では、冷媒ガス中に潤滑油の油滴を浮遊せしめ、軸封装置、圧縮機構、軸受等の各摺動部の潤滑が行われているが、この潤滑油を冷媒ガス中に浮遊せしめたまま、圧縮機から冷媒回路内へ循環させると、蒸発器や凝縮器等の熱交換器内部の熱交換表面に潤滑油が付着し、熱交換器の熱交換能力が低下するという問題がある。このため、圧縮機から冷媒回路に潤滑油が冷媒ガスとともに流出しないように、圧縮機内に油分離機構を設けて潤滑油を分離し、この分離した潤滑油を貯留し、貯留した潤滑油を、圧縮機内において各摺動部分に直接または冷媒ガスに含ましめて間接的に供給するような機構が採用されている。

ところで、従来の圧縮機の場合、例えば、特許文献１に記載されたスクロール型圧縮機の場合、一対のスクロールにより形成された圧縮室からの吐出ガスを、固定スクロールの固定側板を境界壁として圧縮室に隣接して設けられた吐出室に対し、固定側板に設けられた吐出口及び吐出弁を介して送出し、吐出室内で油分離を行って、分離された潤滑油を吐出室内の下方部に貯留している。また、この潤滑油貯留構造の場合、固定側板およびリヤハウジングからそれぞれリブを伸ばして衝突面を形成し、この衝突面に吐出口より吐出された吐出ガスを衝突させることにより、ミスト状の潤滑油を分離し、潤滑油をリブ下方の貯留空間に貯留していた。
しかしながら、このリブ下方の貯留空間とリブ上方の吐出室との間は、リブの側方において潤滑油の往来が可能となるように開放されているため、一旦油分離された潤滑油が吐出ガスにより巻き上げられ、油分離効果が低くなるという問題がある。

特開平４−２７９７８６号公報

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたもので、その課題は、油分離効果を向上させることにある。

上記の目的を達成するために、本願に係る発明では、ハウジングと、固定スクロールと、可動スクロールとを有し、固定スクロールと可動スクロールとにより圧縮室が形成され、圧縮室に隣接して吐出室を設け、圧縮室と吐出室とを両室の境界壁に設けた吐出口を介し連通するとともに、吐出室の下方部を貯油室とし、上方部を吐出チャンバとしてなるスクロール型圧縮機において、貯油室と吐出チャンバとを気密に区画する隔壁を形成し、ハウジングに、遠心分離式の油分離器を配置し、吐出チャンバは、吐出ガス導入孔を介して油分離器と接続され、油分離器の下部に貯油室に連通する排油孔を設け、ガス抜き通路であって、排油孔が開口した貯油室の一部と、貯油室の他の一部とを直接に連通し、貯油室の一部と、貯油室の他の一部との間でガスの移動を許容するガス抜き通路が設けられていることを特徴とする。

このように形成することにより、圧縮室から吐出口を介して吐出された吐出ガスは、油分離器に導入されて油分離され、分離された潤滑油は排油孔を通って油分離器に導入され、ミスト状潤滑油が除去された吐出ガスは油分離器のガス排出口を通って冷媒回路へ送出される。また、隔壁により貯油室と吐出チャンバとが仕切られているため、一旦分離されて貯油室に導入された潤滑油は、吐出チャンバと往来するようなことがなく、従って、貯油室に貯留された潤滑油が吐出ガスに巻き上げられることがない。

ガス抜き通路は、固定スクロールとハウジングとが接合する端面に形成されていることを特徴としてもよい。
貯油室内の油レベルが上昇すると、貯油室内に、貯油室の内壁および油レベルによって隔てられる空間が形成され、隔てられる空間が、ガス抜き通路によって連通されてもよい。
貯油室内において、固定スクロールとハウジングとが接合する端面が鉛直方向に延在してもよい。

この発明に係るスクロール型圧縮機は、吐出室内が隔壁により吐出チャンバと貯油室とに上下に気密に区画されているので、分離貯留された潤滑油が吐出ガスにより巻き上げられることがなく、油分離効果がよい。

以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１から図５に基づいて説明する。この圧縮機では、固定スクロール１は、固定側板１ａと、固定側板１ａと一体的に形成されるとともに固定スクロール１の外郭を形成するシェル１ｂと、前記固定側板１ａの内側にインボリュート曲線等により形成された固定渦巻体１ｃとから形成されている。可動スクロール２は、可動側板２ａと、この可動側板２ａの内側にインボリュート曲線等により形成された可動渦巻体２ｃとから形成されている。そして、可動スクロール２と前記固定スクロール１とを対向接合するように噛合させることにより、圧縮室３が形成されている。
図１における固定スクロール１、即ち、シェル１ｂの左側には、フロントハウジング４が結合され、フロントハウジング４内には軸封装置５、主軸受６を介して駆動軸７が回転自在に支承されている。この駆動軸７の大径部内端には、偏心ピン８が偏心して形成されており、偏心ピン８には、駆動ブッシュ９が嵌合され、また、動的不均衡を吸収するバランスウエイト１０が取り付けられている。そして、駆動ブッシュ９に、可動スクロール２がラジアルベアリング１１を介して回転支持されている

可動スクロール２に対するフロントハウジング４の受圧壁４ａには一対の公転位置規制孔２１が設けられ、可動側板２ａ側には円柱形状の一対の鋼製の自転阻止用素子２２支持用の孔２３が設けられている。
公転位置規制孔２１は、駆動軸７の回転軸線Ｌ_１に関して１８０°の回転対称位置に配置されており、自転阻止用素子２２の支持孔２３は駆動ブッシュ９の中心軸線Ｌ_２に関して１８０°の回転対称位置に配置されている。そして、自転阻止用素子２２の一端部は、上記支持孔２３に支持され、また、他端部は、公転位置規制孔２１の内周面にその外周面が接触するように挿入されている。

前記固定スクロール１の後面側には、お椀型のリヤハウジング３０が固定ボルト２５により結合されている。そして、この結合により、固定側板１ａより後方に突出された固定スクロールの外郭を形成するシェル１ｂの外周壁１ｄとリヤハウジング３０の外周壁３０ａとが、また、後記する固定側板１ａから垂設された隔壁３６ａとリヤハウジング３０の後壁３０ｂから垂設された隔壁３６ｂとが、それぞれ１枚のガスケット４０を介し気密に接合され、固定側板１ａとリヤハウジング３０により吐出室３１が形成される。
また、固定側板１ａの中心部には、吐出室３１と圧縮室３の中心部とを連通する吐出口３２が開設され、この吐出口３２の吐出室３１側には、吐出弁３３がリテーナ３４とともにボルト３５により固定側板１ａに固定されている。
尚、冷媒回路からの吸入口は、図示されていないが、フロントハウジング４またはシェル１ｂに形成され、圧縮室３に連通されている。

図１及び図２において３６は、前述の隔壁で、固定側板１ａから垂設された隔壁３６ａと、リヤハウジング３０の後壁３０ｂから垂設された隔壁３６ｂとからなり、前記外周壁３０ａの接合面と略同一の接合面において接合されている。そして、この隔壁３６により、吐出室３１が上下に気密に区画され、下方部が貯油室３７、上方部が吐出チャンバ３８として形成される。
図２において、中央の仮想線（２点鎖線）の円３２Ａは、吐出口３２の対応位置を示すが、隔壁３６は、吐出口３２を吐出チャンバ３８に連通させるため、吐出口３２周りの構造物、即ち吐出弁３３及びリテーナ３４を避けて下方に下げた形状とされ、吐出口３２を中心とする両側部において、吐出弁３３及びリテーナ３４の下端より上方に屈曲され、この屈曲により上方に拡張した貯油室３７の部分が形成され、これを上方拡張域３７ａ，３７ｂと称する。

図１〜図３において、５０は、吐出チャンバに収納された油分離器で、有底の外筒５１と、この外筒５１と同心状に配設された内筒５２とからなり、外筒５１と内筒５２との間には中空部５３が形成された遠心分離型の油分離器として構成されている。
外筒５１は、図２〜図４から分かるように、リヤハウジング３０と一体に形成されている。即ち、外筒５１の上端部は、リヤハウジング３０の外周壁３０ａに連なり、吐出室の外部に開口する開口部５１ａが形成され、側部はリヤハウジング３０の後壁３０ｂに連なり、下端部は、隔壁３６ｂを貫き、図２における貯油室３７の右側の上方拡張域３７ａに臨んだ形状とされている。
また、この外筒５１の吐出チャンバ３８に面する上部の側壁において、吐出ガス導入孔５４が内部の中空部５３に対して接線方向に開口され、また、外筒５１下端部の貯油室３７の上方拡張域３７ａに臨んだ側壁において、分離した潤滑油を貯油室３７に滴下させるための排油孔５５が開口されている。
内筒５２は、厚肉のフランジ部分５２ａと前記開口部５１ａに嵌合する嵌合部５２ｂとからなる配管接続部と、この配管接続部分に連結されたパイプ状部分５２ｃとからなり、配管接続部には、中心部にガス排出口５２ｄが開設されている。
また、このように構成された内筒５２のパイプ状部分５２ｃを、前記外筒５１の開口部５１ａから前記外筒５１と同心状に差し込み、嵌合部５２ｂを嵌合して、配管接続部をリヤハウジング３０の外周壁３０ａに溶接して取り付けることにより、外筒５１の内壁と内筒５２の外壁との間に中空部５３が形成されている。 尚、内筒５２のパイプ状部分５２ｃは、底壁を有さず、また、その長さは、内筒５２の先端が排油孔５５の少し上部となる程度とする。

図１及び図５において、４５は、ガス抜き通路であって、隔壁３６ｂの端面に形成された凹溝４４と、凹溝４４に対向してガスケット４０に形成された凹溝４２とから構成されている。この凹溝４４は、リヤハウジング３０の隔壁３６ｂの端面の中央ライン上において、図２における左側の上方拡張域３７ｂから右側の上方拡張域３７ａにかけて、略Ｕ字型凹溝に形成されている。一方、凹溝４２は、Ｕ字型凹溝４４に対向して形成されているものであって、図５のようにガスケット４０を凹凸に屈折する断面形状として成形することにより、浅い略Ｕ字型の凹溝として形成されている。そして、これら各凹溝４２，４４の両端部は、それぞれ貯油室３７の上方拡張域３７ａ，３７ｂの上部に開放されている。
尚、凹溝４２、４４は、それぞれ隔壁３６ａ、３６ｂの中心ライン部分に形成されるので，凹溝４２、４４の両側の部分で気密性が保持される。

このように構成されたスクロール型圧縮機では、自動車のエンジン（図示せず）の回転が電磁クラッチ（図示せず）の接続により、図１に示す駆動軸７に伝達され、偏心ピン８が公転すると、可動スクロール２が自転阻止用素子２２の自転規制作用を受けながら駆動軸７周りを公転し、図示しない吸入口から吸入された冷媒ガスが圧縮室３に吸入され、圧縮室３内で順次圧力が高められ、吐出口３２から吐出弁３３を押し開いて吐出室３１へ吐出される。
そして、吐出室３１へ吐出された冷媒ガスは、吐出ガス導入孔５４を通じて油分離器５０内に導入される。このとき吐出ガス導入孔５４が中空部５３に対し接線方向に開口されているので、中空部５３に導入された冷媒ガスは、図２の点線矢視のごとく、同じく図３の実線矢視のごとく旋回流を形成し、この冷媒ガスの旋回流により比重が高いミスト状潤滑油が遠心方向に付勢されて中空部５３の壁面、即ち外筒５１の内壁面に付着し、重力により下方に流れ、排油孔５５より貯油室３７に滴下され貯留される。貯油室３７に貯留された潤滑油は、図示しない潤滑油供給路を通じ、各摺動部に給油される。一方、潤滑油が除去された吐出ガスは、油分離器５０の内筒５２の下端を経由しガス排出口５２ｄより冷媒回路に送出される。

上記のごとくして貯油室３７に貯留された潤滑油は、貯油室３７が吐出チャンバ３８と隔壁３６により仕切られているので、貯油室３７と吐出チャンバ３８との間で往来することがなく、一旦分離された潤滑油が吐出ガスにより巻き上げられるようなことがない。また、排油孔５５が上方拡張域３７ａの上方部で開口されているので、この排油孔５５のレベルまで潤滑油を貯留することができる。
また、排油孔５５は、貯油室３７の一方の上方拡張域３７ａにのみ開口しているが、他方の上方拡張域３７ｂと排油孔５５が開口している上方拡張域３７ａとは、隔壁３６の接合部に形成されたガス抜き通路４５により連通されている。そして、貯油室３７内の油レベルが屈曲された隔壁３６ａ，３６ｂの下端まで達すると、排油孔５５が開放されていない側の上方拡張域３７ｂ内にガスが閉じ込められることになり、それ以上の油レベルの上昇は困難となる。しかし本実施の形態のスクロール型圧縮機では、前述したガス抜き通路４５の存在により、排油孔５５から上方拡張域３７ａに油が摘下されるにともなって、上方拡張域３７ｂに閉じ込められたガスを上方拡張域３７ａへ移動させることができる。従って、その移動したガス分だけ上方拡張域３７ｂ内の油レベルを上昇させることが可能となり、両上方拡張域３７ａ，３７ｂを貯油室３７として利用することができる。
尚、冷媒ガス抜きの観点から、この上方拡張域３７ｂ部分の隔壁３６ａ，３６ｂに吐出チャンバ３８と連通する孔を設けてみても、この孔から吐出ガスが貯油室３７に流れ、油分離器５０を通って冷媒回路へ流れるガス流が生じるので、ガス抜きとして機能せず、潤滑油の巻き上げが生じることになり、油分離や潤滑油貯留機能が低下することになる。

また、上記ガス抜き通路４５は、隔壁３６の接合部に形成されるので、この実施の形態のように、隔壁３６の端面や、ガスケット４０に凹溝４２、４４を設ければよく、その加工が容易である。
尚、本実施の形態においては、隔壁３６の端面とガスケット４０の当たり面の双方に凹溝４２、４４を形成しているが、ガスケット４０側の凹溝４２を省略することは可能である。しかし本実施の形態のようにすると、隔壁３６の端面に設ける凹溝４４の深さを浅くすることができ、隔壁３６の強度の低下が防止できる。

上記ガス抜き通路４５を隔壁３６の接合部に形成する方法は、本実施の形態以外にも種々のものが考えられる。
（１） 先の実施の形態においては、リヤハウジング３０側の隔壁３６ｂの端面とガスケット４０との間にガス抜き通路４５を形成したが、固定スクロール１側の隔壁３６ａの端面とガスケット４０との間に、上記の要領で形成しても、同様の効果が得られる。
（２） 隔壁３６側に設ける凹溝４４の形状は、特にＵ字型に限定されるものでなく、上方拡張域３７ｂの冷媒ガスを逃がすことができる程度の凹溝であればよく、図６のごとく円弧型の凹溝４４１とすることもできる。この場合は、先の凹溝４４のように端面に対し垂直な面がないため、リヤハウジング３０または固定スクロール１の成形時に、この凹溝４４１を一体的に形成するのが容易となる。
尚、図６においては、前記実施の形態と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略している。

（３） また、図７のようにガスケット４０に抜き型で形成した抜き穴４２１を形成した場合は、固定スクロール１およびリヤハウジング３０の何れの隔壁３６ａ，３６ｂの端面にも凹溝を設けることなく、ガス抜き孔４２１自身がガス抜き通路４５となる。また、この場合において、ガスケット４０に抜き孔４２１を形成した後においても１枚物のガスケットとしての構成を維持するには、図８のごとく、抜き孔４２１の両端部分を隔壁３６から側方にはみ出させ、突出片部４０１を形成し、この突出片部４０１で抜き孔４２１の両側のガスケット４０を接続するようにすればよい。
尚、図８において、中央の仮想線（２点鎖線）の円３２Ａは、吐出口３２の対応位置を示す。また、図７及び図８においては、前記実施の形態と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略している。

本発明の実施の形態の圧縮機全体の側断面図である。 図１のIIーII矢視断面図である。 図２のIIIーIII矢視断面図である。 図２のIVーIV矢視断面図である。 図１の圧縮機における隔壁接合部の断面図である。 他の実施の形態としての隔壁接合部の断面図である。 図６のものとは異なる他の実施の形態としての隔壁接合部の断面図である。 図７の実施の形態におけるガスケットの平面図である。

符号の説明

１…固定スクロール、２…可動スクロール、３…圧縮室、３０…リヤハウジング（ハウジング）、３１…吐出室、３２…吐出口、３６…隔壁、３７…貯油室、３７ａ，３７ｂ…上方拡張域（貯油室の内壁および油レベルによって隔てられる空間）、３８…吐出チャンバ、４５…ガス抜き通路、５０…油分離器、５１…外筒、５１ａ…開口部、５２…内筒、５４…吐出ガス導入孔、５５…排油孔。

Claims (4)

1. ハウジングと、固定スクロールと、可動スクロールとを有し、該固定スクロールと可動スクロールとにより圧縮室が形成され、該圧縮室に隣接して吐出室を設け、該圧縮室と吐出室とを両室の境界壁に設けた吐出口を介し連通するとともに、該吐出室の下方部を貯油室とし、上方部を吐出チャンバとしてなるスクロール型圧縮機において、
   貯油室と吐出チャンバとを気密に区画する隔壁を形成し、
   前記ハウジングに、遠心分離式の油分離器を配置し、
   前記吐出チャンバは、吐出ガス導入孔を介して前記油分離器と接続され、
   前記油分離器の下部に前記貯油室に連通する排油孔を設け、
   ガス抜き通路であって、前記排油孔が開口した前記貯油室の一部と、前記貯油室の他の一部とを直接に連通し、前記貯油室の一部と、前記貯油室の他の一部との間でガスの移動を許容するガス抜き通路が設けられている
   ことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記ガス抜き通路は、前記固定スクロールと前記ハウジングとが接合する端面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記貯油室内の油レベルが上昇すると、前記貯油室内に、前記貯油室の内壁および前記油レベルによって隔てられる空間が形成され、
   前記隔てられる空間が、前記ガス抜き通路によって連通される
   請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機。
4. 前記貯油室内において、前記固定スクロールと前記ハウジングとが接合する端面が鉛直方向に延在する、請求項３に記載のスクロール型圧縮機。

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