JP4611129B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機等に適用される圧縮機に関するものである。

空気調和機等に適用される圧縮機としては、固定スクロールの下端部に、油貯め室の底部と密閉空間の吸入側底部とを連通する連通路を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２７２５０号公報（図１，図２）

上記特許文献１に開示された圧縮機の連通路には、その外周面に螺旋状の溝が形成された螺旋ピンが配置されている。この螺旋ピンは、圧縮機の機種毎（型式毎）に規格が異なり、大容量の圧縮機には短い螺旋ピンが、小容量の圧縮機には長い螺旋ピンが用いられるようになっている。そのため、圧縮機の機種毎に長さの異なる螺旋ピンを用意する必要があり、管理コストおよび製造コストが増加し、組立作業時における誤組の可能性があった。
また、螺旋ピンの油溜め室側の端面と、連通路の開口端（すなわち、第１端板部４３の吐出室４５の側の面４３ｂ）とが、同一平面上に位置するようになっているとともに、螺旋ピンを収容する連通路の上流部が、その長さ方向の略全体にわたって同一内径を有するように構成されている。そのため、油溜め室内に溜まった金属粉や個体潤滑剤等の異物が、螺旋ピンの螺旋溝内に直接浸入し、この螺旋溝が異物により閉塞してしまうといったおそれもあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、螺旋ピンの共有化を図ることができるとともに、異物の螺旋溝内への浸入を防止することができる圧縮機を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による圧縮機は、内部に空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた流体を圧縮する圧縮機構と、前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機構から吐出された流体に混入した潤滑油を該流体から分離する油分離室と、前記油分離室により分離された潤滑油を貯溜する油溜め室と、前記油溜め室と前記空間とを連通する連通路とを備えた圧縮機であって、前記連通路が、前記油溜め室の側に配置され、外周面に螺旋状の溝を有する螺旋ピンが収容される上流部と、前記空間の側に配置された下流部とを備え、前記上流部が、前記下流部の側に配置され、前記螺旋ピンの外径と略同じ内径を有する小径部と、前記油溜め室の側に配置され、前記小径部の内径よりも大きい内径を有する大径部とを備えており、かつこれら大径部と小径部との接続部には段部が形成されている。
このような圧縮機によれば、所定（一定）の規格を有する螺旋ピンを使用した場合でも、大径部の深さ（例えば、固定スクロールの一端面（油貯め室側の端面）から段部までの距離）を変更するだけで、油貯め室から密閉空間の吸入側底部に戻る油量の調整を行うことができる。すなわち、所定（一定）の規格を有する螺旋ピンを、例えば一種類だけ用意しておけば、あとは大径部の深さをどれだけ掘るかによって潤滑油の戻り量を適宜必要に応じて調整することができることとなる。
これにより、圧縮機の機種毎（型式毎）に異なる規格を有する螺旋ピンを用意する必要がなく、管理コストおよび製造コストの低減化を図ることができるとともに、組立作業時における誤組を防止することができる。
また、連通路の入口側端部に大径部が設けられ、小径部と大径部との接続部に段部が形成されるようになっているので、仮に螺旋ピンの上流側に設けられたフィルタのメッシュ部を通過して大径部内に流入してしまった金属粉や個体潤滑剤等の異物、あるいはフィルタの外周部と大径部の内周部との間から大径部内に流入してしまった金属粉や個体潤滑剤等の異物が、この段部のところ（すなわち、段部により形成されたよどみ部）で捕捉され、螺旋ピンの螺旋溝までは達しないようになっている。
これにより、金属粉や個体潤滑剤等の異物が螺旋ピンの螺旋溝内に浸入し、螺旋溝が異物により閉塞してしまうことを防止することができて、各摺動部へ潤滑油を確実に供給することができ、圧縮機の長寿命化を図ることができて、信頼性および耐久性の向上を図ることができる。

また、上記圧縮機において、前記小径部の長手方向軸線が、前記大径部の長手方向軸線よりも上方に位置するように構成することもできる。
このような圧縮機によれば、油溜め室の底（最下点）から小径部の長手方向軸線までの鉛直方向における距離を大きくすることができて、油溜め室の底に溜まった異物が、螺旋ピンの螺旋溝内に流入してしまうことを防止することができる。

さらに、上記圧縮機において、前記大径部の開口端の上方および前方が、流入部によって覆われており、前記油溜め室に貯溜された潤滑油が、前記大径部の開口端と前記流入部との間に形成された流路を介して前記大径部に流入するように構成することもできる。
このような圧縮機によれば、大径部の開口端の上方および前方が、流入部によって覆われており、潤滑油が油溜め室の底の方から流路に流入するようになっているので、油貯め室に貯溜された潤滑油の油面の荒れ（波立ち）が大径部に流入する潤滑油の流れに影響を及ぼすことを防止することができ、各摺動部へ潤滑油を安定的に供給することができて、圧縮機の長寿命化を図ることができ、信頼性の向上を図ることができる。

さらにまた、上記圧縮機において、前記上流部と前記下流部とを接続する接続部と、前記連通路の前記空間の側の端面との間の距離を、前記螺旋ピンの半径で割った値が、６以上１２以下となるように設定することもできる。
このような圧縮機によれば、例えば、連通路を固定スクロールに設けるようにした場合に、固定スクロールの他端面の側からドリルで掘る深さを小さく（短く）することができる。
これにより、固定スクロールの加工が容易なものとなり、当該加工に要する時間を短縮することができるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明による圧縮機によれば、螺旋ピンの共有化を図ることができるとともに、異物の螺旋溝内への浸入を防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明による圧縮機（以下、「スクロール圧縮機」という）の第１実施形態を、図面を参照しながら説明するが、本発明がこれに限定解釈されるものでないことは勿論である。なお、図１は、本実施形態のスクロール圧縮機１０を示す図であって、その回転軸の軸線を含む断面で見た場合の断面構造図であり、吐出ポート１５ａ、油分離室１７、および吐出室３６を理解しやすい部分で切った図である。これら吐出ポート１５ｂ、油分離室１７、油溜め室１８、および吐出室３６の正確な位置関係については、後述する図２および図３を参照されたい。また、図４は図１に示す固定スクロール２０の下端部分を拡大した図である。

図１に示すように、本実施形態によるスクロール圧縮機１０は、内部に密閉空間ｍを有するハウジング１１と、このハウジング１１内に配置され、密閉空間ｍ内に取り込まれた冷媒ガス（流体）を圧縮するスクロール圧縮機構１２と、このスクロール圧縮機構１２を駆動する回転軸１３とを主たる要素として構成されたものである。

ハウジング１１は、フロントハウジング１４と、リアハウジング１５とを備えてなり、これらを組み合わせてから複数本のボルト（図示せず）で結合することにより、内部に密閉空間ｍが形成されるようになっている。なお、符号１６は、これらフロントハウジング１４およびリアハウジング１５間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングである。
リアハウジング１５の側部には、冷媒ガスを吸入する吸入ポート（図示せず）が、密閉空間ｍに連通するように形成されており、リアハウジング１５の上部後側には、スクロール圧縮機構１２で圧縮され、油分離室１７により冷媒ガス中の潤滑油が分離された後の圧縮冷媒ガスを吐出する吐出ポート１５ａが形成されている。また、リアハウジング１５の下部後側に形成された空間は、油分離室１７により分離された潤滑油（すなわち、スクロール圧縮機構１２の潤滑および圧縮室Ｃのシールを行った後の潤滑油）ＬＯを貯溜する油貯め室１８となっている。

油分離室１７は円筒状の空間で、この油分離室１７内には、中空円筒状でかつ断面視略Ｔ字状を呈する内筒１９が配置されている。
また、油分離室１７の一端部（吐出ポート１５ａ側の端部）には、スクロール圧縮機構１２により圧縮された冷媒ガス（流体）を内壁面１７ａの接線方向に導くように穿設された導入孔１７ｂが設けられている。これにより、油分離室１７内に導入された冷媒ガスは、油分離室１７内で周方向に旋回し、旋回による遠心力の働きにより比重の大きい潤滑油がＬＯが内壁面１７ａに接触して冷媒ガスから分離される。そして、分離された潤滑油ＬＯは、内壁面１７ａに沿って下方に移動し、油貯め室１８に貯溜される。

スクロール圧縮機構１２は、固定スクロール２０と、旋回スクロール２１とを備えるものである。
固定スクロール２０は、固定端板２０ａとその内面に立設された渦巻状壁体２０ｂとを備え、固定端板２０ａの中央部には、吐出ポート２２が形成されている。この吐出ポート２２は、ボルト２３を介して固定端板２０ａの後側表面（背面）に取り付けられた吐出弁２４ａにより開閉される。

固定スクロール２０の下端部には、油貯め室１８の底部と密閉空間ｍの吸入側底部とを連通する連通路２５が形成されており、この連通路２５の上流側端部内には、上流側からフィルタ２６および流量調整用の螺旋ピン２７が配置されている。この部分については、後でさらに詳しく説明することにする。

旋回スクロール２１は、旋回端板２１ａとその内面に立設された渦巻状壁体２１ｂとを備えている。旋回端板２１ａの外面に立設されたボス２８内には、偏心ブッシュ２９が、ニードル軸受３０を介して回転自在に嵌合され、この偏心ブッシュ２９に穿設された穴に、回転軸１３の端部から突出した偏心ピン１３ａが嵌合されている。そして、固定スクロール２０と旋回スクロール２１とを相互に所定距離だけ偏心させ、かつ１８０度だけ角度をずらして噛み合わせることにより、複数の圧縮室Ｃが形成されるようになっている。
また、旋回スクロール２１とフロントハウジング１４との間には、オルダムリング（自転防止機構）３１が設けられており、回転軸１３を回転させたときに、旋回スクロール２１が偏心ブッシュ２９回りに自転しないようになっている。したがって、回転軸１３を回転させたとき、旋回スクロール２１は自転せず公転旋回運動のみを行うようになっている。また、偏心ブッシュ２９にはバランスウェイト３２が設けられており、旋回スクロール２１の公転に伴う遠心力を相殺するようになっている。

回転軸１３は、エンジンや電動モータ等の図示しない駆動機構により、その軸線回りに回転するロータシャフトであり、その先端には、偏心した軸線を有する前述した偏心ピン１３ａが突出形成されている。そして、この回転軸１３は、フロントハウジング１４側に設けられた第１軸受３３および第２軸受３４により、その軸線回りに回転可能に支持されている。
また、回転軸１３の一端部（図１において左側の端部）には、例えば、電磁クラッチ（図示せず）が配置されており、これにより図示しないエンジンや電動モータ等からの駆動力が、回転軸１３へ伝達されたりされなかったりするようになっている。
なお、図中の符号３５は、固定スクロール２０およびリアハウジング１５間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングである。

このような構造を有するスクロール圧縮機１０では、電磁クラッチが入れられることによりエンジンや電動モータ等からの駆動力が回転軸１３に伝達されるとともに回転軸１３が回転され、この回転が偏心ピン１３ａ、偏心ブッシュ２９、およびボス２８を介してスクロール圧縮機構１２の旋回スクロール２１に伝達される。旋回スクロール２１はオルダムリング３１により自転を阻止されながら公転旋回半径を半径とする円軌道上で公転旋回運動を行うようになっている。

そうすると、冷媒ガスが吸入ポートを介してハウジング１１の密閉空間ｍに入り、図示省略の経路を経てスクロール圧縮機構１２の圧縮室Ｃに吸入される。そして、旋回スクロール２１の公転旋回運動によって圧縮室Ｃの容積が減少するのに伴い冷媒ガスが圧縮されながら中央部に至り、吐出ポート２２から吐出室３６および導入孔１７ｂを通って潤滑油ＬＯを含んだ冷媒が油分離室１７内に導かれるとともに、油分離室１７の内壁面１７ａに沿って旋回させられる。その結果、冷媒中に混入していた潤滑油ＬＯは、遠心分離作用により油分離室１７の内壁面１７ａに沿って旋回しながら落下していって油貯め室１８に貯まり、一方、潤滑油ＬＯが分離された冷媒は、リアハウジング１５の吐出ポート１５ａを経て冷媒がスクロール圧縮機１０の外に吐出されるようになっている。

ここで、固定スクロール２０の下端部における構成について、図２および図４を用いて詳しく説明する。
図４に示すように、固定スクロール２０の下端部には、前述したように連通路２５が設けられている。この連通路２５は、油貯め室１８の底部と密閉空間ｍの吸入側底部とを連通するものであり、吐出側の圧力と吸入側の圧力との圧力差を利用して、油溜め室１８内に溜まる潤滑油ＬＯを、密閉空間ｍの吸入側底部へ戻すための流路である。

連通路２５は、下流側（吸入側底部の側）に位置する下流部３７と、上流側（油溜め室１８の側）に位置する上流部３８とを有しており、これら下流部３７と上流部３８とは、下流部３７の長手方向軸線（中心軸線）と上流部３８の長手方向軸線（中心軸線）とがオフセットした状態で接続されている。
上流部３８は、螺旋ピン２７の外径と略同じ内径を有する小径部３８ａと、この小径部３８ａの内径よりも大きい内径を有する大径部３８ｂとを備えている。これら小径部３８ａおよび大径部３８ｂは、それぞれの長手方向軸線が略一致するように（すなわち、小径部３８ａの中心軸線と大径部３８ｂの中心軸線とが略一致するように）、上流側から大径部３８ｂ、小径部３８ａの順に形成されており、これら小径部３８ａと大径部３８ｂとの接続部には段部３８ｃが形成されるようになっている。すなわち、図１のII-II矢視断面図である図２に示すように、大径部３８ｂの略中央部に小径部３８ａが形成されていることになる。そして、小径部３８ａ内には螺旋ピン２７が圧入されているとともに、大径部３８ｂ内にはフィルタ２６が圧入されている。なお、図面を見やすくするため、図２にはボルト２３、吐出弁２４ａ、リテーナ２４、フィルタ２６、および螺旋ピン２７を描いていない。

図４に示すように、螺旋ピン２７は、概略円筒形状を有する部材であり、両先端部にはテーパ部２７ａが形成されているとともに、これらテーパ部２７ａを除く本体部２７ｂの側面には螺旋状の溝（以下、「螺旋溝」という）２７ｃが切られている。そして、フィルタ２６を通過した潤滑油ＬＯは、螺旋溝２７ｃを通って螺旋ピン２７の下流側に位置する下流部３７内に一旦流出した後、この下流部３７を通って密閉空間ｍの吸入側底部に流出させられ、旋回スクロール２１により攪拌されて（掻き上げられて）、圧縮前の冷媒ガス中に混入させられ、これにより、圧縮機構１２の潤滑および密閉空間ｍのシールが行われるようになっている。

本実施形態によるスクロール圧縮機１０によれば、所定（一定）の規格を有する螺旋ピン２７を使用した場合でも、固定スクロール２０を製作する際に、大径部３８ｂの深さ（固定スクロール２０の一端面（油貯め室１８側の端面）から段部３８ｃまでの距離）を変更するだけで、油貯め室１８から密閉空間ｍの吸入側底部に戻る油量の調整を行うことができる。すなわち、所定（一定）の規格を有する螺旋ピン２７を、例えば一種類だけ用意しておけば、あとは大径部３８ｂの深さをどれだけ掘るかによって潤滑油の戻り量を適宜必要に応じて調整することができることとなる。
これにより、圧縮機の機種毎（型式毎）に異なる規格を有する螺旋ピンを用意する必要がなく、管理コストおよび製造コストの低減化を図ることができるとともに、組立作業時における誤組を防止することができる。

また、連通路２５の入口側端部に大径部３８ｂが設けられ、小径部３８ａと大径部３８ｂとの接続部に段部３８ｃが形成されるようになっているので、仮にフィルタ２６のメッシュ部を通過して大径部３８ｂ内に流入してしまった金属粉や個体潤滑剤等の異物、あるいはフィルタ２６の外周部と大径部３８ｂの内周部との間から大径部３８ｂ内に流入してしまった金属粉や個体潤滑剤等の異物が、この段部３８ｃのところ（すなわち、段部３８ｃにより形成されたよどみ部）で捕捉され、螺旋ピン２７の螺旋溝２７ｃまでは達しないようになっている。
これにより、金属粉や個体潤滑剤等の異物が螺旋ピン２７の螺旋溝２７ｃ内に浸入し、螺旋溝２７ｃが異物により閉塞してしまうことを防止することができて、各摺動部へ潤滑油ＬＯを確実に供給することができ、圧縮機の長寿命化を図ることができて、信頼性および耐久性の向上を図ることができる。

さらに、連通路２５の入口側端部に大径部３８ｂを設けるようにしたことにより、Ｌ／ｄの値、すなわち、固定スクロール２０の他端面（吸入側の端面）から小径部３８ａと大径部３８ｂとの接続部までの長さＬを、螺旋ピン２７の半径ｄで割った値を小さく（例えば、６以上１２以下）することができる（図４参照）。言い換えれば、固定スクロール２０を製作する際に、固定スクロール２０の他端面の側からドリルで掘る深さを小さく（短く）することができる。
これにより、固定スクロール２０の加工が容易なものとなり、当該加工に要する時間を短縮することができるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。

本発明によるスクロール圧縮機の第２実施形態を、図３を用いて説明する。
本実施形態におけるスクロール圧縮機は、上述した大径部３８ｂの上流側に、流入部３９が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

図３に示すように、流入部３９は、油貯め室１８に貯溜された潤滑油ＬＯを大径部３８ｂの開口端に導くための流路３９ａを備えたものであり、リアハウジング１５と一体に形成されている。流入部３９の端面３９ｂは、固定スクロール２０がリアハウジング１５に組み込まれた状態で大径部３８ｂの開口端が形成された端面（一端面）と当接するようになっている。すなわち、大径部３８ｂの開口端の上方および前方（図１において右方）が、流入部３９によって覆われたような形となっている。言い換えれば、油貯め室１８に貯溜された潤滑油ＬＯは、流路３９を通って大径部３８ｂに導かれるようになっている。

本実施形態によるスクロール圧縮機によれば、大径部３８ｂの開口端の上方および前方が、流入部３９によって覆われており、潤滑油ＬＯが油溜め室１８の底の方から流路３９ａに流入するようになっているので、油貯め室１８に貯溜された潤滑油ＬＯの油面の荒れ（波立ち）が大径部３８ｂに流入する潤滑油ＬＯの流れに影響を及ぼすことを防止することができ、各摺動部へ潤滑油ＬＯを安定的に供給することができて、圧縮機の長寿命化を図ることができ、信頼性の向上を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、小径部３８ａの中心軸線（長手方向軸線）が、大径部３８ｂの中心軸線（長手方向軸線）よりも上方に位置するように構成されているとさらに好適である。
これにより、油溜め室１８の底（最下点）から小径部３８ａの中心軸線までの鉛直方向における距離を大きくすることができて、潤滑油ＬＯが油溜め室１８の底に溜まった異物が、螺旋ピン２７の螺旋溝２７ｃ内に流入してしまうことを防止することができる。

また、連通路２５全体が、上述した実施形態のものよりも上方に位置するように構成されているとさらに好適である。
これにより、油溜め室１８の底（最下点）から小径部３８ａの中心軸線までの鉛直方向における距離をより一層大きくすることができて、油溜め室１８の底に溜まった異物が、螺旋ピン２７の螺旋溝２７ｃ内に流入してしまうことをさらに確実に防止することができる。

さらにまた、上述したスクロール圧縮機は、上述したような密閉型だけでなく、半密閉型や開放型のスクロール圧縮機とすることもできる。
また、上述したスクロール圧縮機は、上述したような車載用のものだけでなく、定置用のものとすることもできる。
さらに、圧縮機としては上述したようなスクロール圧縮機に限定されるものではなく、斜板式圧縮機や往復動式圧縮機等とすることもできる。
さらにまた、圧縮機としては上述したような横置き型のものに限定されるものではなく、縦置き型のものであっても良い。

本発明による圧縮機の第１実施形態を示す図であって、その回転軸の軸線を含む断面で見た場合の断面構造図である。 図１のII-II矢視断面図である。 本発明による圧縮機の第２実施形態を示す図であって、図１のIII-III矢視断面図に相当する図である。 図１の要部を拡大した要部拡大断面図である。

符号の説明

１０ スクロール圧縮機
１１ ハウジング
１２ 圧縮機構
１７ 油分離室
１８ 油溜め室
２５ 連通路
２７ 螺旋ピン
２７ｃ 螺旋溝
３７ 下流部
３８ 上流部
３８ａ 小径部
３８ｂ 大径部
３８ｃ 段部
３９ 流入部
３９ａ 流路
ＬＯ 潤滑油
ｍ 密閉空間

Claims (4)

1. 内部に空間を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた流体を圧縮する圧縮機構と、
   前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機構から吐出された流体に混入した潤滑油を該流体から分離する油分離室と、
   前記油分離室により分離された潤滑油を貯溜する油溜め室と、
   前記油溜め室と前記空間とを連通する連通路とを備えた圧縮機であって、
   前記連通路が、前記油溜め室の側に配置され、外周面に螺旋状の溝を有する螺旋ピンが収容される上流部と、前記空間の側に配置された下流部とを備え、
   前記上流部が、前記下流部の側に配置され、前記螺旋ピンの外径と略同じ内径を有する小径部と、前記油溜め室の側に配置され、前記小径部の内径よりも大きい内径を有する大径部とを備えており、かつこれら大径部と小径部との接続部には段部が形成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記小径部の長手方向軸線が、前記大径部の長手方向軸線よりも上方に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記大径部の開口端の上方および前方が、流入部によって覆われており、前記油溜め室に貯溜された潤滑油が、前記大径部の開口端と前記流入部との間に形成された流路を介して前記大径部に流入するようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記上流部と前記下流部とを接続する接続部と、前記連通路の前記空間の側の端面との間の距離を、前記螺旋ピンの半径で割った値が、６以上１２以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。

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