JP4436185B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機に係り、詳しくは車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれる圧縮機に関する。

この種の冷凍回路用の圧縮機は作動流体としての冷媒を圧縮し、この冷媒には通常、潤滑油が含まれている。この冷媒中の潤滑油は圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する。しかしながら、この潤滑油が冷凍回路内を循環する場合には冷凍回路の冷房能力を低下させる要因となる。
このため、この種の圧縮機には潤滑油分離装置が内蔵されている。この潤滑油分離装置は圧縮機内にて圧縮された冷媒が吐出室から吐出口に導かれるまでの過程にて、圧縮冷媒から潤滑油を分離する。より詳しくは、潤滑油分離装置は、吐出室と吐出口との間に配置された分離室を有し、噴出孔を介して分離室に吐出室内の圧縮冷媒を導入して圧縮冷媒から潤滑油を分離する。そして、分離された潤滑油は分離室の下方の貯油室に蓄えられるようになっている（特許文献１）。

また、この圧縮機と同様の技術が各種提案されている（特許文献２〜７）。
特開平１１−８２３５２号公報 特開平３−１２９２７３号公報 特開平７−１５１０８３号公報 特開２０００−１２０５４３号公報 特開２０００−３０３９５６号公報 特開２００１−２９５７６７号公報 特開２００３−１３８５８号公報

ところで、上記従来の圧縮機では、ハウジングに対して穴明け加工を施して円筒形状の分離室を形成させている。また、噴出孔もハウジングに対して別軸の穴明け加工を施すことで形成されている。
つまり、ハウジングには少なくとも２回の穴明け加工を施す必要があり、これでは、作業効率が悪く、圧縮機の製造コストの低減化を図ることができないとの問題がある。

また、分離室内には分離管が設けられている。この場合に上記従来の圧縮機では、分離室を設けるための穴明け加工の後、分離管の上部をハウジングに載置させるべく、分離室の吐出口側部分を分離室の内径以上の径で更に加工している。これでは、圧縮機が大型になり、しかも、分離管が段付きの円筒状に形成され、その形状が複雑になるとの問題も生ずる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、潤滑油が冷凍回路を循環することによる冷房能力の低下等を抑えつつ、圧縮機の製造コストの低減化、及び圧縮機の小型化を図ることができる圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の圧縮機は、潤滑油を含む作動流体の圧縮室及び吐出室、並びに、吐出室に連なる吐出口を備えるハウジングと、ハウジング内に収容され、圧縮室を形成する圧縮ユニットと、ハウジング内にてハウジングと圧縮ユニットとの間に位置付けられる作動流体の吸入室と、ハウジング内にて吐出室と吐出口との間に位置付けられ、圧縮室に向けて開口した凹部を有する分離室を備え、分離室にて作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と、ハウジング内にて吐出室と凹部との間に位置付けられ、凹部の開口を閉塞して分離室を画定し、且つ、吐出室と吸入室とをシールするとともに、吐出室の作動流体を分離室に向けて噴出させる噴出孔を有するガスケットとを具備したことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、潤滑油分離装置は、吐出口に連通するとともに分離室内に固定される分離管を有し、噴出孔の孔軸線は分離管の外周面に沿うように傾斜していることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、ハウジングは、分離された潤滑油を貯える貯油室を備え、ガスケットは、貯油室を、分離室に連通する第１貯油室と吸入室を介して圧縮室に連通する第２貯油室とに分割し、且つ、第１貯油室の潤滑油を第２貯油室に導入させる導入孔を備えることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明の圧縮機によれば、ガスケットがハウジングに設けられた凹部の開口部分を塞ぐことにより潤滑油分離装置の分離室が形成されるので、従来の如くハウジングに対する分離室を設けるための穴明け加工が不要になる。この結果、潤滑油が冷凍回路を循環することによる冷房能力の低下等を抑えつつ、圧縮機の製造コストの低減化が達成可能となる。

また、分離室を設けるための穴明け加工が不要になると、分離室の吐出口側におけるハウジング部分が分離管の上部を載置しなくて済む。つまり、その吐出口側部分が分離管を配設するために分離室の内径以上の径に加工されなくなる。この結果、圧縮機の小型化が図られるし、分離管の形状もシンプルになる。
更に、ガスケットが吐出室の作動流体を分離室に向けて噴出させる孔を備えていることから、従来の如くハウジングに対する吐出室と分離室とを連通させるための穴明け加工が不要となる。よって、圧縮機の製造コストの低減化により一層寄与する。
更にまた、ガスケットが吐出室と吸入室とをシールすることから、吐出室と吸入室とをシールするためのハウジングの加工や別部材の設置が不要になるため、圧縮機の製造コストのより一層の低減化が達成可能となる。

また、請求項２記載の発明によれば、潤滑油分離装置は、吐出口に連通するとともに分離室内に固定される分離管を有し、噴出孔の孔軸線は分離管の外周面に沿うように傾斜することから、潤滑油分離装置は、部材やハウジングの加工等を要することなく、冷媒の圧縮エネルギーを利用するだけで潤滑油分離を円滑に行うことができ、潤滑油が冷凍回路を循環することによる冷房能力の低下等を抑えつつ、圧縮機の製造コストの低減化、及び圧縮機の小型化を図ることができる。
更に、請求項３記載の発明によれば、ガスケットが潤滑油の貯油室を第１貯油室と第２貯油室とに画定させ、孔を介して第１貯油室と第２貯油室とを連通させているので、分離室内の作動流体が強い流れを有する場合であっても、この影響が第２貯油室には及ばない。よって、吸入室側に向かう潤滑油の安定供給が図られる。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す。当該圧縮機４は車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれている。そして、圧縮機４は冷媒循環経路の復路から冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して循環経路の往路に向けて吐出する。冷媒は潤滑油を含み、この冷媒中の潤滑油は圧縮機４内の軸受や種々の摺動面を潤滑する他、摺動面のシールする機能をも発揮する。

上記圧縮機４はハウジング１４を備えている。ハウジング１４は駆動ケーシング１６及び圧縮ケーシング１８から形成され、これらケーシング１６，１８は複数の連結ボルト２０を介して互いにフランジ結合されている。
駆動ケーシング１６内には回転軸２２が配置され、この回転軸２２は圧縮ケーシング１８側に位置した大径軸部２４と、駆動ケーシング１６から突出した小径軸部２６とを有する。大径軸部２４はニードル軸受２８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持され、小径軸部２６はボール軸受３０を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。

小径軸部２６の突出端には電磁クラッチ３４を内蔵した駆動プーリ３６が取付けられており、この駆動プーリ３６は軸受３８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。駆動プーリ３６には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ３６の回転は電磁クラッチ３４を介して回転軸２２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３４がオン作動されると、回転軸２２は駆動プーリ３６と一体的に回転する。

一方、圧縮ケーシング１８内にはスクロールユニット（圧縮ユニット）４０が収容されている。このスクロールユニット４０は互いに噛み合う可動スクロール４２及び固定スクロール４４から構成されている。これらスクロール４２，４４の噛み合いはその内部に圧縮室４６を形成し、この圧縮室４６の容積が固定スクロール４４に対する可動スクロール４２の旋回運動に伴い増減される。

上述した可動スクロール４２に旋回運動を付与するため、可動スクロール４２と回転軸２２の大径軸部２４とは、クランクピン４８、偏心ブッシュ５０及びニードル軸受５２を介して互いに連結され、そして、可動スクロール４２の自転が可動スクロール４２と駆動ケーシング１６との間に配置されたボール型の旋回スラストベアリング５４により阻止されている。なお、図１中の参照符号５６はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５６は偏心ブッシュ５０に取付けられている。

ここで、固定スクロール４４は圧縮ケーシング１８内にて図示しない３つの固定ボルトを介して固定されている。詳しくは、上記図１（図３（ａ）のＩ−Ｉ断面図）の他、図２に示されるように、固定スクロール４４と圧縮ケーシング１８における端壁１９との間に吐出室５８、５９が前後に形成されている。なお、これら吐出室５８、５９は後述するガスケット９０により区画される。

そして、吐出室５９の周囲には３つのボルト挿入孔４５が備えられ、また、吐出室５９の下方には圧縮ケーシング１８に突設された仕切壁６６によって分離室側貯油室（第１貯油室）６２が区画されている。一方、吐出室５８の下方には固定スクロール４４に突設された仕切壁６４によって吐出室側貯油室（第２貯油室）６３が区画されている。なお、仕切壁６４と仕切壁６６とはガスケット９０を挟んで突き合わされており、吐出室側貯油室６３と分離室側貯油室６２とはガスケット９０で分割されている。

吐出室５９の側方には、固定スクロール４４の背面に向けて開口６９を有する有底の凹部６０が備えられている。この凹部６０は圧縮ケーシング１８に鋳抜きによって一体成形されており、仕切壁６６に一体に形成された膨出部６７によって区画されている。この膨出部６７は端壁１９から吐出室５８に向けて突出した柱状をなし、圧縮ケーシング１８の上方に向けて延びている。そして、この開口６９を有する凹部６０によって後述する分離室７６の一部が形成される。

上記図１の他、図３（ｂ）に示されるように、固定スクロール４４は圧縮室４６と吐出室５８とを互いに連通させる吐出孔６８を有している。吐出室５８には吐出孔６８を開閉する吐出弁７０が配置され、この吐出弁７０はストッパプレート７２によってその開度が規制されている。そして、吐出弁７０及びストッパプレート７２は取付けねじ７４を介して固定スクロール４４に取付けられている。なお、固定スクロール４４にも膨出部６５が形成されており、この膨出部６５と上述の仕切壁６６に連なる膨出部６７とはガスケット９０を挟んで突き合わされる。

一方、圧縮ケーシング１８の外周壁とスクロールユニット４０との間は吸入室７１として確保され、この吸入室７１は前述した冷媒循環経路の復路に接続されている。
また、圧縮ケーシング１８の外面、つまり、その端壁１９の上部１９ａには吐出口７８が形成され、この吐出口７８は冷媒循環経路の往路に接続される一方、潤滑油分離装置８０を介して吐出室５８に接続されている。

より詳しくは、潤滑油分離装置８０は圧縮ケーシング１８内において吐出室５８、５９と吐出口７８との間に配設されている。また、潤滑油分離装置８０は分離室７６及び分離管８４を備えている。この分離室７６は上記凹部６０の開口６９をガスケット９０で閉塞されることにより形成される。また、分離管８４は吐出口７８に連通する縦孔８２に圧入され、分離室７６内に固定されている。

分離室７６の内周面と分離管８４の外周面との間には環状空間が形成され、分離室７６の下方には分離室側貯油室６２に連通される油路８６が形成されている。一方、分離室側貯油室６２に対向する吐出室側貯油室６３には、吸入室７１に連通するリターン経路が確保されており、このリターン経路にはオリフィス８８が介挿されている。
そして、ガスケット９０が固定スクロール４４の背面と圧縮ケーシング１８の区画面６１とに気密に嵌合されている。より詳しくは、図４（ａ）に示されるように、ガスケット９０は円形をなし、凹部対向面９１、吐出室対向部９３及び貯油室対向面９４から構成されている。

この凹部対向面９１は、膨出対向部９７が膨出部６５及び膨出部６７と当接することで凹部６０の開口６９を閉塞し、分離室７６と吐出室５８とを分割する。また、貯油室対向面９４は、仕切対向部９６が仕切壁６４及び仕切壁６６と当接することで吐出室側貯油室６３と分離室側貯油室６２とを分割する。なお、膨出対向部９７及び仕切対向部９６によって開口を有する吐出室対向部９３が形成され、この吐出室対向部９３を境にして吐出室５８と吐出室５９とが区画される。

また、凹部対向面９１には吐出室５８と分離室７６の環状空間とを連通させる冷媒噴出孔（噴出孔）９２が上下に形成され、これら冷媒噴出孔９２の孔軸線は分離管８４の外周面に沿うように傾斜している。更に、貯油室対向面９４には分離室側貯油室６２と吐出室側貯油室６３とを連通させる油導入孔（導入孔）９８が左右に形成されている。
このガスケット９０を上記図３（ａ）の圧縮ケーシング１８に組み付けると、図４（ｂ）に示されるように、分離室７６、油路８６及び分離室側貯油室６２が閉塞される。一方、ガスケット９０を上記図３（ｂ）の固定スクロール４４に組み付けると、図４（ｃ）に示されるように、吐出室５８の一部及び吐出室側貯油室６３が閉塞される。

上述した圧縮機４によれば、回転軸２２の回転に伴い、可動スクロール４２が自転することなく旋回運動する。このような可動スクロール４２の旋回運動は、吸入室７１から圧縮室４６内への冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出工程をもたらし、この結果、高圧の冷媒が圧縮室４６から吐出弁７０を通じて吐出室５８内に吐出される。ここで、冷媒には潤滑油が含まれているので、冷媒中の潤滑油は駆動ケーシング１６内の軸受２８，５２や、スクロールユニット４０内の摺動面等を潤滑し、また、圧縮室４６のシールにも役立つ。

吐出室５８内の圧縮冷媒は、ガスケット９０の冷媒噴出孔９２を通過して潤滑油分離装置８０の分離室７６に流入し、分離室７６内にて分離管８４の外周面を旋回しながら下降する。この過程にて、圧縮冷媒中の潤滑油は遠心分離の原理に基づいて冷媒から分離され、分離室７６の内周面に付着する。この後、圧縮冷媒は分離管８４を通じて吐出口７８に至り、この吐出口７８から冷媒循環経路の往路に向けて送出される。

一方、圧縮冷媒から分離された潤滑油は分離室７６の内周面を伝って流下し、油路８６を通じて分離室側貯油室６２に導かれ、この貯油室６２に蓄えられる。次いで、この貯油室６２内の潤滑油が所定量に達すると、油導入孔９８を通じて吐出室側貯油室６３に導かれ、この貯油室６３に蓄えられる。
ここで、分離室側貯油室６２は分離室７６と常時連通した状態にあり、また、吐出室側貯油室６３についても、その内圧は吸入室７１の圧力よりも高い。それ故、この貯油室６３内の潤滑油は貯油室６３と吸入室７１との間の圧力差に基づき、オリフィス８８を通じて吸入室７１に向けて戻される。潤滑油がオリフィス８８から吸入室７１内に戻される際、潤滑油は霧化し、吸入室７１内の冷媒に混入される。

以上のように、本実施形態では、ガスケット９０が圧縮ケーシング１８に設けられた凹部６０の開口６９を塞ぐことにより、潤滑油分離装置８０の分離室７６が形成される。よって、従来の如く分離室を設けるための穴明け加工が不要になる。この結果、潤滑油が冷凍回路を循環することによる冷房能力の低下等を抑えつつ、圧縮機４の製造コストの低減化が達成可能となる。

また、分離室７６を設けるための穴明け加工が不要になれば、分離室７６の吐出口７８側部分が分離管８４を配設するために分離室７６の内径以上の径に加工されなくなる。つまり、圧縮機４の小型化が図られるし、分離管８４の形状も段付きの無いシンプルな円筒状になる。
更に、ガスケット９０が吐出室５８の冷媒を分離室７６に向けて噴出させる冷媒噴出孔９２を備えているので、従来の如く吐出室と分離室とを連通させるための別軸の穴明け加工も不要となる。よって、圧縮機４の製造コストの低減化により一層寄与する。

更にまた、ガスケット９０が分離室側貯油室６２と吐出室側貯油室６３とに画定させ、これら分離室側貯油室６２と吐出室側貯油室６３とを油導入孔９８を介して連通させていることから、分離室７６内の冷媒が強い流れを有する場合であっても、この影響が吐出室側貯油室６３には及ばない。よって、吸入室７１及び圧縮室４６側に向かう潤滑油の安定供給が図られる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、分離室側貯油室６２と吐出室側貯油室６３とが一室で形成されていても良い。つまり、図５（ａ）に示されるように、ガスケット９０Ａの貯油室対向面９４Ａが開口９８Ａを備えている。この場合にも、冷房能力の低下等を抑えつつ、圧縮機４の製造コストの低減化及び小型化が達成可能となる。

また、圧縮ケーシング１８が冷媒噴出孔を備えていても良い。すなわち、図６（ａ）に示されるように、ガスケット９０Ｂの凹部対向面９１Ｂには冷媒噴出孔がなく、同図（ｂ）及びこのＣ−Ｃ矢視断面図の同図（ｃ）に示されるように、圧縮ケーシング１８の膨出部６５には、吐出室５９と分離室７６の環状空間とを連通させる冷媒噴出孔（噴出孔）６５Ｂが上下に形成され、これら冷媒噴出孔６５Ｂの孔軸線が分離管８４の外周面に沿うように傾斜されている。この場合には、圧縮機４の製造コストの低減化及び小型化の他、ガスケット９０Ｂの加工が容易になるし、圧縮ケーシング１８に対するガスケット９０Ｂの位置合わせも容易になり、作業効率の向上に寄与する。なお、図６では、貯油室対向面９４Ｂが開口９８Ｂを備えているが、図４の如くの油導入孔を備えていても良い。

更に、スクロール型圧縮機に限定されるものではなく、往復ピストン型圧縮機にも当然に適用可能である。

本発明の一実施形態におけるスクロール型圧縮機を示した縦断面図である。 図１のハウジングを示した縦断面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は図２のＢ側からの断面図である。 図１のガスケット、ハウジング、固定スクロールの配置を説明する図である。 他の実施例におけるガスケット、ハウジング、固定スクロールの配置を説明する図である。 更に他の実施例におけるガスケット、ハウジング、固定スクロールの配置を説明する図である。

符号の説明

４ スクロール型圧縮機（圧縮機）
１４ ハウジング
１８ 圧縮ケーシング
４０ スクロールユニット（圧縮ユニット）
４６ 圧縮室
５８、５９ 吐出室
６０ 凹部
６２ 分離室側貯油室（第１貯油室）
６３ 吐出室側貯油室（第２貯油室）
６４ 仕切壁
６９ 開口
７１ 吸入室
７６ 分離室
７８ 吐出口
８０ 潤滑油分離装置
８４ 分離管
９０ ガスケット
９２ 冷媒噴出孔（噴出孔）
９８ 油導入孔（導入孔）

Claims (3)

1. 潤滑油を含む作動流体の圧縮室及び吐出室、並びに、該吐出室に連なる吐出口を備えるハウジングと、
   前記ハウジング内に収容され、前記圧縮室を形成する圧縮ユニットと、
   前記ハウジング内にて該ハウジングと前記圧縮ユニットとの間に位置付けられる前記作動流体の吸入室と、
   前記ハウジング内にて前記吐出室と前記吐出口との間に位置付けられ、前記圧縮室に向けて開口した凹部を有する分離室を備え、該分離室にて前記作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と、
   前記ハウジング内にて前記吐出室と前記凹部との間に位置付けられ、該凹部の開口を閉塞して前記分離室を画定し、且つ、前記吐出室と前記吸入室とをシールするとともに、前記吐出室の作動流体を前記分離室に向けて噴出させる噴出孔を有するガスケットと
   を具備したことを特徴とする圧縮機。
2. 前記潤滑油分離装置は、前記吐出口に連通するとともに前記分離室内に固定される分離管を有し、前記噴出孔の孔軸線は前記分離管の外周面に沿うように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ハウジングは、分離された潤滑油を貯える貯油室を備え、
   前記ガスケットは、前記貯油室を、前記分離室に連通する第１貯油室と吸入室を介して前記圧縮室に連通する第２貯油室とに分割し、且つ、前記第１貯油室の前記潤滑油を前記第２貯油室に導入させる導入孔を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。

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