JP4149947B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用空調装置の冷凍回路に好適する圧縮機に関する。

圧縮機は、例えば車両用空調装置の冷凍回路等に適用され、作動ガスの吸入ポート及び吐出ポートが形成されたハウジングを備えている。ハウジングには、作動ガスを圧縮する圧縮ユニットが収容され、圧縮ユニットは、吸込ポートを通じてハウジング内に吸込まれた作動ガスを圧縮する圧縮室を有し、圧縮室から吐出された圧縮作動ガスは吐出ポートに接続された管路を通じて凝縮機へと供給される。

この種の圧縮機の作動ガスとしては、潤滑油を含む冷媒が用いられるけれども、潤滑油が冷凍回路を循環するとその冷凍能力が低下することから、ハウジング内にて圧縮室と吐出ポートとの間を延びる圧縮作動ガスの流路には、圧縮作動ガス中から過剰な潤滑油を分離するオイル分離ユニット（特許文献１）が設けられている。
より詳しくは、特許文献１のオイル分離ユニットは、油分離室と、油分離室内に同軸に配置され、油分離室よりも小径な油分離管と、油分離室の内周面にて開口し、油分離管の外周面を望む導入孔とからなる。導入孔を通じて油分離室内に流入した圧縮作動ガスは、油分離管の外周面と油分離室の内周面との間を旋回するように流れ、この際冷媒と潤滑油とに分離される。そして分離された冷媒は、油分離管の内部を通じて油分離室からハウジングの吐出ポートに向けて流れる。
特開２００１−２９５７６７号公報

しかしながら、特許文献１の圧縮機では、油分離管に対して吐出ポートが同軸に配置され、この吐出ポートからハウジング内に突出する配管の先端によって、油分離管の抜け止めが形成されている。このため、ハウジング内における油分離管の位置や向きによって吐出ポートの形成位置が制限され、更には、圧縮機の設置場所や向きも制限される。
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、油分離管の配置に拘わらず、簡単な構成にてハウジングにおける吐出ポートの配置を選択可能な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、請求項１の発明は、潤滑油を含む作動ガスの吸入ポート及び吐出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記作動ガスが圧縮される圧縮室を有する圧縮ユニットと、前記圧縮室と前記吐出ポートとの間を延びる前記圧縮作動ガスの流路と、前記流路に配置され、前記圧縮作動ガスを衝突させて前記圧縮作動ガスから潤滑油を分離する油分離管と、前記油分離管の抜け止め手段と、前記流路における前記圧縮作動ガスの圧力が設定値を超えたときに、前記圧縮作動ガスを前記ハウジングの外部に放出するリリーフ弁とを備える圧縮機において、前記抜け止め手段は、前記圧縮作動ガスの流れ方向でみて前記油分離管の直下流にて前記流路内に突出する前記リリーフ弁の一部を含むことを特徴としている。

この構成によれば、リリーフ弁の一部が油分離管の直下流にて抜け止め手段を形成しているので、吐出ポートを通じてハウジング内に抜止めのための配管を突出させる必要がない。このため、油分離管及び吐出ポートを同軸に配置する必要がない。
請求項２の発明は、前記抜け止め手段は、前記流路を区画する周壁に一体に形成され、前記周壁から前記流路内に突出し、前記油分離管の下流端に係合する突起を更に含むことを特徴としている。

この構成によれば、容易に形成可能な突起により、油分離管の移動を確実に規制することができる。
請求項３の発明は、前記吐出ポートの軸線方向と前記油分離管の軸線方向とが互いに異なることを特徴としている。
この構成では、上述したように吐出ポート及び油分離管を同軸に配置する必要がなく、圧縮機の設置場所に適した位置及び方向にてハウジングに吐出ポートを形成することができる。

上述したように、請求項１〜３の圧縮機は、吐出ポート及び油分離管を同軸に配置する必要がなく、圧縮機の設置場所に適した位置及び方向にてハウジングに吐出ポートを形成することができ、設置場所が制限されない。また、これらの圧縮機は、圧縮機の本質的な機能を確保する構成要素自体が油分離管の抜け止め手段を形成しているので、簡単な構成を有し安価に提供することができる。

図１は第１実施例の圧縮機を示し、この圧縮機は例えば車両用空調装置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。
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室内に設置される。

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を内蔵した駆動プーリ２４が取付けられており、この駆動プーリ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れ、駆動プーリ２４の回転はその電磁クラッチ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とともに回転される。

一方、圧縮ケーシング６は、圧縮機を車室に固定するための複数の脚部２７、及び、外周壁の上部から接線方向（水平方向）に突出するヘッド部を有する。このヘッド部を貫通して、吸入ポート（図示せず）及び吐出ポート２９が形成され、吸入ポート及び吐出ポート２９は、冷凍回路の蒸発器及び凝縮器に対して冷媒管路により接続される（図２参照）。

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、圧縮ケーシング６の外周壁とスクロールユニット２８との間には、吸入ポートと連通する吸引室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を備えている。これら可動及び固定スクロール３０，３２は共にアルミニウム合金からなり、端板（基板）３４と、この端板３４に一体に形成された渦巻き壁（渦巻きラップ）３６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は端板３４同士が互いに対向し、且つ、渦巻き壁３６同士が互いに噛み合うようにして配置され、これにより、渦巻き壁３６間に圧縮室３８が形成されている。このような圧縮室３８の容積は、固定スクロール３２に対する可動スクロール３０の旋回運動に伴い増減され、これにより、圧縮室３８内への冷媒の吸込工程及び冷媒の圧縮／吐出工程が実行されることになる。

上述した可動スクロール３０に旋回運動を付与するため、可動スクロール３０の端板３４には駆動ケーシング４内に突出するボス４０を有し、このボス４０はニードル軸受４２を介して偏心ブッシュ４４に回転自在に支持されている。この偏心ブッシュ４４はクランクピン４６に支持されており、このクランクピン４６は駆動軸１０の大径端部１２から偏心した状態で突出している。従って、駆動軸１０が回転されると、クランクピン４６及び偏心ブッシュ４４を介して可動スクロール３０が旋回運動する。

また、偏心ブッシュ４４には可動スクロール３０に対するカウンタウエイト４８が取付けられているとともに、駆動ケーシング４と可動スクロール３０との間には可動スクロール３０のための自転ストッパ５０が設けられている。より詳しくは、自転ストッパ５０は、駆動ケーシング４の大径端及び端板３４にそれぞれ支持され、その周方向に等間隔を存して環状レースを有した一対のリングプレート５２と、これらリングプレート５２の環状レース間に挟持された複数のボール５４とからなり、ニードル軸受４２の軸線を中心とした可動スクロール３０の自転を阻止する。

一方、固定スクロール３２は圧縮ケーシング６内にて固定されており、固定スクロール３２の端板３４と圧縮ケーシング６の内壁との間には吐出室５６が形成されている。吐出室５６は、固定スクロール３２の吐出孔５８及び吐出弁６０を通じて圧縮室３８に連通可能である。
より詳しくは、吐出孔５８は固定スクロール３２における端板３４の中央を貫通して形成され、吐出弁６０により開閉される。吐出弁６０は吐出室５６側から吐出孔５８を開閉するリード弁体６２と、このリード弁体６２の開度を規制するストッパプレート６４とからなり、これらリード弁体６２及びストッパプレート６４は共に取付けねじを介して固定スクロール３２の端板３４に取付けられている。

そして、この圧縮機では、吐出室５６の一部を区画して、油分離室６６及び油貯留室６８が更に設けられ、吐出弁６０を囲繞する吐出室５６は、油分離室６６を介して前述の吐出ポート２９と連通している。
より詳しくは、吐出室５６内は、略水平に広がる仕切壁７０により上下に区画され、仕切壁７０は油貯留室６８の上面を形成している。固定スクロール３２には、油貯留室６８から可動スクロール３０側まで延びる連通路が形成され、この連通路にはフィルタ７２及びオリフィス７４が設けられている。従って、油貯留室６８の潤滑油は、オリフィス７４を通して可動スクロール３０側に供給される。

仕切壁７０の上面からは、圧縮ケーシング６の端壁７６と一体に形成された円筒状の周壁７８が上方に向けて延び、周壁７８の上端は圧縮ケーシング６の外周壁に連なっている。周壁７８内には、鉄製の油分離管８０が同軸に配置され、油分離管８０は、周壁７８に嵌合された大径端部８２と、大径端部８２から仕切壁７０に向かって延びる小径部８４とからなる。油分離室６６は、その両端面が油分離管８０の大径端部８２及び仕切壁７０により形成され、大径端部８２と仕切壁７０との間を延びる周壁７８の部分により側面（周面）が形成されている。

ここで、油分離室６６は、周壁７８に形成された２つの導入孔８６を介してその上部が吐出室５６と連通し、これら導入孔８６は、油分離管８０の小径部８４の外周面と周壁７８の内周面との間に区画された環状の空間に対して、その接線方向に延びている。また、油分離室６６は、仕切壁７０に形成された貫通孔８８を介して油貯留室６８と連通する一方、油分離管８０の内部を通じて周壁７８の上部と連通している。そして、周壁７８の上部の内周面に、前述の吐出ポート２９の内端が開口し、これら吐出室５６、油分離室６６及び吐出ポート２９は、圧縮冷媒の流路を形成している。

また、周壁７８の上部内には油分離間８０の直上方にて、リリーフ弁９０の一部が突出され、このリリーフ弁９０は、圧縮ケーシングの端壁７６を貫通する取付孔にねじ込んで取付けられている。一方、圧縮ケーシング６の外周壁には、油分離管８０を挿入するための挿入孔が周壁７８と同軸に形成され、この挿入孔はシールボルト９２によって閉塞されている。なお、挿入した油分離管８０の抜け止めについては後述する。

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の自転は前述した自転ストッパ５０により阻止された状態にある。前述したように可動スクロール３０の旋回運動は前述した圧縮室３８を吐出孔５８に対して接離する方向に周期的に移動させ、これに伴い、圧縮室３８の容積が増減される。

この結果、吸引室３１から圧縮室３８内に冷媒が吸い込まれ、そして、吸い込まれた冷媒は圧縮室３８が吐出孔５８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、圧縮室３８が吐出孔５８に達すると、圧縮室３８内の冷媒の圧力は吐出弁６０の締切圧に打ち勝って吐出弁６０を開き、圧縮冷媒が圧縮室３８から吐出孔５８を通じて吐出室５６内に吐出される。

そして、圧縮冷媒は、吐出室５６から導入孔８６を通じて油分離室６６に流入し、油分離管８０の小径部８４の外周面及び周壁７６の内周面に衝突しながら、油分離室６６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周壁７６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、貫通孔８８を通じて油貯留室６８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８０の下端から油分離管８０内に流入して上昇し、そして、吐出ポート２９を通じて冷凍回路の凝縮器に供給される。この途中、周壁７８の上部にはリリーフ弁９０が取付けられており、リリーフ弁９０は、圧縮冷媒の圧力が所定の上限値を超えたときに開弁され、圧縮冷媒を圧縮ケーシング６の外部に放出する。従って、この圧縮機では、リリーフ弁９０により内圧が異常に高くなることが防止され、冷凍回路の安全性が確保されている。

以下、上述の圧縮機に適用された油分離管８０の抜け止めについて説明する。
図３に示したように、油分離管８０は周壁７８内に圧入され、大径端部８２が周壁７８に嵌合している。大径端部８２と小径部８４とは環状の傾斜面９４にて連なっており、周壁７８の内周面には、傾斜面９４の外縁と係合する段差面が形成され、この段差面により、油分離管８０の仕切壁７０側への移動が規制されている。一方、周壁７８内には、油分離管８０よりも上方、すなわち圧縮冷媒の流れ方向でみて油分離管８０の直下流に、リリーフ弁９０の一部が突出している。従って、油分離管８０の下流側への移動は、リリーフ弁９０により規制されるので、油分離室６６中、圧縮冷媒が旋回しながら下降に流れる環状の空間が十分に確保される。

このように上述の圧縮機は、油分離管８０の下流側への抜け止め手段が、圧縮機の本質的な機能（安全性）を確保するために必要な構成要素（リリーフ弁９０）により形成されており、油分離管８０からなる油分離機構を有するにも拘わらず、簡単な構成を有するので安価に提供される。
また、上述の圧縮機では、従来技術の圧縮機のように、吐出ポート２９に接続される冷媒管路の一端によって油分離管８０の下流側への抜け止めを形成しておらず、吐出ポート２９及び油分離管８０を同軸に配置する必要がない。このため、この圧縮機では、油分離管８０に対する吐出ポート２９の相対的な配置を自由に選択することができ、その結果、車室内のレイアウトに合わせて圧縮機における吐出ポート２９の位置や向きを決定することができる。

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り、例えば、図３中、油分離管８０とリリーフ弁９０との間には隙間が存在しているが、隙間の大きさは適宜設定可能であり、リリーフ弁９０の外縁と油分離管８０の端縁とを隣接させ、油分離管８０の移動をより確実に規制してもよい。
また、図４は、第２実施例の圧縮機における油分離室６６の周辺を拡大して示しており、この場合には油分離管８０の移動をより確実に規制することができる。より詳しくは、第２実施例では、周壁７８の内周面に例えばかしめ加工により突起９６が一体に形成されている。この突起９６はリリーフ弁９０の一端と油分離管８０との間から周壁７８の内側に突出して油分離管８０の下流側の端縁に係合し、この突起９６により油分離管８０の下流側への移動が規制されている。

最後に、本発明の圧縮機はスクロール圧縮機に限られず、斜板型圧縮機やベーン型圧縮機であってもよい。

第１実施例の圧縮機の縦断面図である。 図１中、II−II線に沿う横断面図である。 図２中、油分離室近傍の拡大図である。 第２実施例の圧縮機における、油分離室近傍を拡大した横断面図である。

符号の説明

２ ハウジング
２９ 吐出ポート
３０ 可動スクロール
３２ 固定スクロール
３４ 端板
３６ 渦巻き壁
３８ 圧縮室
５６ 吐出室
６６ 油分離室
６８ 油貯留室
８０ 油分離管
９０ リリーフ弁

Claims (3)

1. 潤滑油を含む作動ガスの吸入ポート及び吐出ポートを有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記作動ガスが圧縮される圧縮室を有する圧縮ユニットと、
   前記圧縮室と前記吐出ポートとの間を延びる前記圧縮作動ガスの流路と、
   前記流路に配置され、前記圧縮作動ガスを衝突させて前記圧縮作動ガスから潤滑油を分離する油分離管と、
   前記油分離管の抜け止め手段と、
   前記流路における前記圧縮作動ガスの圧力が設定値を超えたときに、前記圧縮作動ガスを前記ハウジングの外部に放出するリリーフ弁と
   を備える圧縮機において、
   前記抜け止め手段は、前記圧縮作動ガスの流れ方向でみて前記油分離管の直下流にて前記流路内に突出する前記リリーフ弁の一部を含む
   ことを特徴とする圧縮機。
2. 前記抜け止め手段は、前記流路を区画する周壁に一体に形成され、前記周壁から前記流路内に突出し、前記油分離管の下流端に係合する突起を更に含むことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 前記吐出ポートの軸線方向と前記油分離管の軸線方向とが互いに異なることを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮機。

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