JP5910941B2 - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明はスクロールコンプレッサに関し、より詳しくは、回転軸を軸支する軸受に直接潤滑油を供給できるようにしたスクロールコンプレッサに関する。

従来、内部に圧縮室が形成されるハウジングと、ハウジング内に固定して設けられた固定スクロールと、ハウジング内に旋回可能に設けられて、回転軸に連動して旋回する旋回スクロールと、上記ハウジングに設けられて上記回転軸を回転自在に軸支する軸受とを備え、ハウジング内の圧縮室に冷媒ガスを吸入して圧縮してからハウジングの外部へ吐出するようにしたスクロールコンプレッサは公知である。そして、従来、縦置き型のスクロールコンプレッサにおいて回転軸と軸受との摺動部分に潤滑油を供給するための提案がなされている（例えば特許文献１、特許文献２）。これら特許文献１、特許文献２に開示された従来のスクロールコンプレッサにおいては、すべり軸受と摺動する回転軸の外周部に軸方向の切欠き部を形成し、そのように切欠き部とそこに対向するすべり軸受の内周面との間の空間部分を潤滑油溝とすることが提案されている。

特開平６−１７３９５４号公報 特開平９−２２８９７１号公報

ところで、従来のスクロールコンプレッサは、潤滑油を上記軸受の摺動部分へ直接供給するのではなく、潤滑油を含んだ冷媒ガスを上記軸受の摺動部分に介在させて潤滑するようにしていたものである。つまり、旋回スクロールが旋回されると潤滑油を含んだ冷媒ガスがハウジング内の圧縮室に吸入されるが、その際にハウジング内に導入された冷媒ガスを上記軸受の箇所にも介在させて潤滑するようにしていたものである。このような従来のスクロールコンプレッサの潤滑方式においては、潤滑油を含んだ冷媒ガスが上記軸受の位置まで十分に導入されないので、該軸受が潤滑不足となって焼付きが生じやすいという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、フロント側の内部空間に低圧室と圧縮室が形成されるとともにリヤ側の内部空間に排出室が形成されるハウジングと、ハウジング内のフロント側の内部空間に固定して設けられた固定スクロールと、ハウジング内のフロント側の内部空間に上記固定スクロールと対向して設けられた旋回スクロールと、固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成される圧縮室と、上記ハウジング内に回転自在に設けられた回転軸と、上記低圧室内となるハウジングの内周部に設けられて上記回転軸を回転自在に軸支する第１軸受と、上記低圧室に面する旋回スクロールの円筒部内に設けられた第２軸受と、該第２軸受により回転自在に軸支されるとともに上記回転軸に連動して回転される偏心部材とを備えて、上記回転軸が回転されると上記偏心部材と上記第２軸受とを介して旋回スクロールが旋回されて、冷媒ガスが上記圧縮室内に吸入されて圧縮されてから上記排出室を経由してハウジングの外部へ排出されるように構成されたスクロールコンプレッサにおいて、
上記ハウジングの内部空間における低圧室と上記排出室内の底部とを連通させる第１貫通孔を上記ハウジング又は固定スクロールに設けるとともに、上記第１貫通孔の先端開口と対向する上記低圧室内となるハウジングの端面に、フロント側の端部がリヤ側の端部よりも高くなる傾斜溝を設けて、上記旋回スクロールの旋回に伴う上記排出室と低圧室との圧力差によって上記排出室内の底部に溜まった潤滑油を上記第１貫通孔を介して上記傾斜溝に向けて吐出させるとともに、該傾斜溝内を上昇した潤滑油が上記第１軸受に供給されるように構成したものである。

このような構成によれば、旋回スクロールの旋回に伴って上記第１貫通孔から傾斜溝に向けて潤滑油が吐出され、該吐出された潤滑油は上記第１軸受に直接供給される。そのため、上記第１軸受の摺動部分の潤滑不足を解消することができ、したがって、上記第１軸受とその摺動部分の焼付きを良好に防止することができる。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１の要部の右側面図。 図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う要部の断面図。 図１の要部の作動状態を示す断面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１において１はスクロールコンプレッサであり、このスクロールコンプレッサ１は自動車のエンジンに連結されている。この図１に示すように、本実施例のスクロールコンプレッサ１は、回転軸２の軸心が水平となるように配置される、いわゆる横置き型のスクロールコンプレッサ１となっている。

スクロールコンプレッサ１は、図示しないエンジンに固定されるとともに内部に圧縮室３が形成されるハウジング４と、ハウジング４内に第１軸受５によって回転自在に軸支された回転軸２と、上記圧縮室３に面してハウジング４内にフロント側を向けて固定された固定スクロール６と、圧縮室３に面してハウジング４内に固定スクロール６と対向させて配置された旋回スクロール７と、旋回スクロール７に設けられた第２軸受１１によって回転自在に軸支されるとともに、回転軸２に連動して回転される偏心部材１２とを備えている。

ハウジング４は、概略カップ状のリヤハウジング４Ａと、このリヤハウジング４Ａの開口部に嵌着された段付円筒状のフロントハウジング４Ｂとから構成されている。
リヤハウジング４Ａ内におけるリヤ側の段部４ａの位置に、固定スクロール６における円板状の基部６Aが嵌着されており、この基部６Ａによってハウジング４の内部空間はフロント側とリヤ側とに区分されている。基部６Ａよりもフロント側（左側）の空間に圧縮室３が形成されており、他方、基部６Ａよりもリヤ側（右側）の空間は排出室１３となっている。
リヤハウジング４Ａの外周部には、ハウジング４内の圧縮室３に冷媒ガスＧを導入するための吸入口１４が形成されており、他方、リヤハウジング４Ａの端面には排出室１３から冷媒ガスＧをハウジング４の外部へ吐出するための吐出口１５が形成されている。固定スクロール６の基部６Ａの中心には軸方向の連通孔６ａが穿設されており、この連通孔６ａは、基部６Ａのリヤ側の端面に装着されたリード弁１６によって閉鎖されている。
回転軸２が所要時に回転される際には、それに連動して旋回スクロール７が一方向に旋回されるので、吸入口１４から潤滑油を含んだ冷媒ガスＧが圧縮室３内に導入されて圧縮されるようになっている。そして、旋回スクロール７が旋回されることに伴って圧縮室３内の冷媒ガスＧが圧縮され、圧力が上昇した冷媒ガスＧによってリード弁１６が開放されるようになっている。リード弁１６が開放されると、圧縮室３内の冷媒ガスＧは連通孔６ａを介して排出室１３へ導入され、その後、排出室１３内を流通してから吐出口１５を介してハウジング４の外部へ吐出されるようになっている。

本実施例の回転軸２は、エンジンに連動して所要時に回転駆動される小径部２Ａと、フロントハウジング４Ｂの内周部に装着された第１軸受５によって回転自在に軸支される大径部２Ｂと、この大径部２Ｂの軸心に対して偏心させて、かつ該大径部２Ｂのリヤ側の端面に連設されたクランクピン２Ｃとから構成されている。上記小径部２Ａと大径部２Ｂとは同軸上に設けられている。そのため、上記小径部２Ａをエンジンによって所要時に回転させると、大径部２Ｂと小径部２Ａが同軸上で回転し、それにより上記クランクピン２Ｃが小径部２Ａおよび大径部２Ｂに対して偏心した位置で公転するようになっている。第１軸受５によって回転軸２の大径部２Ｂが摺動自在に軸支されている。この第１軸受５よりもフロント側となるフロントハウジング４Ａの内周面と小径部２Ａとの間に環状シール部材１７が装着されており、この環状シール部材１７によってフロントハウジング４Ｂの内周面と小径部２Ａの外周面との間の気密が保持されている。

上記クランクピン２Ｃと上記旋回スクロール７との間には、回転軸２の回転を旋回スクロール７に伝達するための偏心部材１２が配置されている。この偏心部材１２は、クランクピン２Ｃを回転自在に軸支する嵌合孔１２Ａと、第２軸受１１によって摺動可能に軸支される外周部１２Ｂとを備えている。嵌合孔１２Ａと外周部１２Ｂとは互い偏心した位置に形成されている。そのため、クランクピン２Ｃが大径部２Ｂの軸心を回転中心として公転する際には、偏心部材１２を介して旋回スクロール７を所定の移動軌跡で一方向に旋回させるようになっている。旋回スクロール７が旋回されると、固定スクロール６のラップ６Ｂと旋回スクロール７のラップ７Ｂとが２箇所で接触したまま相対移動されるので、両ラップ７Ｂ、６Ｂの間に位置する圧縮室３の容積が縮小されることに伴って圧縮室３内の冷媒ガスＧが圧縮されるようになっている。そして、圧縮された冷媒ガスＧは上記リード弁１６を開放させて圧縮室３から排出室１３に導入されるようになっている。
偏心部材１２の外周部１２Ｂは、旋回スクロール７に装着された第２軸受１１によって回転自在に軸支されており、この第２軸受１１は上記第１軸受５に隣接するリヤ側に位置している。これら第１軸受５および第２軸受１１は共に環状のすべり軸受からなる。従って、回転軸２が回転される際には、第１軸受５は回転軸２の大径部２Ｂと摺動し、第２軸受１１は偏心部材１２の外周部１２Ｂと摺動するようになっている。

次に、旋回スクロール７および固定スクロール６について説明する。旋回スクロール７と固定スクロール６は、それぞれ円板状をした基部６A、７Aと、該基部６A、７Aから相互の基部６A、７Aに向けて立設された渦巻状のラップ６B、７Bとを備えている。前述したように固定スクロール６の基部６Aは段部４ａの位置に嵌着されている。そして、対向する基部６A、７Aと両方のラップ６Ｂ，７Ｂとで囲繞される空間が、冷媒ガスＧを圧縮させる圧縮室３となっている。
旋回スクロール７の基部７Ａには、上記ラップ７Ｂとは反対側（フロント側）となる裏面に環状の円筒部７Ｃが形成されており、この円筒部７Ｃの内周面に上記第２軸受８が装着されている。
旋回スクロール７の基部７Ａの裏面とそこに対向するフロントハウジング４Ｂのリヤ側へ向けた段部４ｂとにわたって、かつ上記円筒部７Ｃを囲繞して従来公知の自転阻止機構１８が設けられており、この自転阻止機構１８によって旋回スクロール７の自転が阻止されるようになっている。本実施例においては自転阻止機構１８としてオルダムリングを用いているが、オルダムリング以外にピン・リング、ボールベアリングを自転阻止機構１８として用いてもよい。
基部７Ａよりもフロント側となるハウジング４の内部空間および基部７Ａの隣接外方となるハウジング４の内部空間は、圧縮室３よりも内部圧力が低くなる低圧室１９となっている。つまり、上記両軸受５，１１および自転阻止機構１８は低圧室１９内に収容されており、この低圧室１９は両ラップ６Ｂ、７Ｂの外周端を介して圧縮室３と連通している。

上記構成を有するスクロールコンプレッサ１においては、所要時に回転軸２の小径部２Ａがエンジンの駆動力によって回転されると、クランクピン２Ｃと偏心部材１２を介して旋回スクロール７に回転運動が作用する。このとき、上記旋回スクロール７は自転阻止機構１８によって自転が規制されているので、旋回スクロール７はその姿勢を維持したまま旋回する。これに伴い、旋回スクロール７と固定スクロール６のラップ７Ｂ、６Ｂが接触状態を維持して相対移動するので、潤滑油を含んだ冷媒ガスＧは吸入口１４から圧縮室３内に吸入される。そして、冷媒ガスＧはラップ７Ｂ、６Ｂの相対移動によって圧縮室３内で圧縮されて、圧力が上昇するので、該圧縮された冷媒ガスＧによりリード弁１６が開放される。そのため、圧縮室３内の冷媒ガスＧは連通孔６ａを通って排出室１３へと流入し、その後、排出室１３を経由して吐出口１５からハウジング４の外部へ排出される。
このようなスクロールコンプレッサ１の構成は、従来公知のものである。

しかして、本実施例は、上述したスクロールコンプレッサ１の構成を前提とした上で、第１軸受５及び第２軸受１１に潤滑油Ｏを直接供給することで、両軸受５、１１とその摺動部分の焼付きを防止するようにしたことが特徴である。
すなわち、本実施例においては、冷媒ガスＧから潤滑油Ｏを分離し、その分離させた潤滑油Ｏを第１軸受５及び第２軸受１１に直接供給する方式を採用している。そのために、排出室１３内にオイルセパレータ２２が配置されている。このオイルセパレータ２２の構成は従来公知のものであり、その内部に潤滑油Ｏを含んだ冷媒ガスＧを流通させる際に遠心力によって冷媒ガスＧ中の潤滑油Ｏを分離することができる。そして、上述したようにして旋回スクロール７が旋回されて圧縮された冷媒ガスＧによりリード弁１６が開放された際には、圧縮室３から排出室１３に流入された冷媒ガスＧは先ずオイルセパレータ２２に導入されるようになっている。すると、オイルセパレータ２２は、冷媒ガスＧを流通させながらその中の潤滑油Ｏを分離させて、該潤滑油Ｏを排出室１３内の底部に貯溜させるようになっている。排出室１３内の底部は、実質的に潤滑油の貯溜室２３となっている。
そして、本実施例では、上記貯溜室２３に貯溜された潤滑油Ｏを両方の軸受５，１１の箇所に直接供給するために、固定スクロール６の最下部となる基部６Ａとそこから続くラップ６Ｂとにわたって軸方向の貫通孔６Ｃが穿設されている。この貫通孔６Ｃは、フロント側の開口（先端開口）を除いた領域が同一内径に設定されており、フロント側の開口（先端開口）はそこよりもリヤ側の内周部と比較して極端に窄まった小さな孔となっている。換言すると、貫通孔６Ｃの全体形状は、フロント側に小さな孔が開いたノズル状となっている。また、貫通孔６Ｃ内におけるリヤ側の箇所にはフィルタ２４が装着されており、このフィルタ２４によって潤滑油Ｏ内に混入した異物が除去されるようになっている。そして、貫通孔６Ｃのリヤ側の端部は上記貯溜室２３の潤滑油Ｏ内に開口し、貫通孔６Ｃのフロント側の開口（先端開口）は上記低圧室１９に開口している。他方、旋回スクロール７の基部７Ａにおける最下部には、円筒部７Ｃ内と基部７Ａのリヤ側の端面とにわたって貫通孔７Ｄが穿設されている。さらに、貫通孔６Ｃの先端開口と対向する位置のフロントハウジング４の段部４ｂには、フロント側がリヤ側よりも高さが高くなる傾斜溝４Ｃが形成されている（図１、図２参照）。

貫通孔６Ｃのリヤ側の端部は、貯溜室２３に開口しているので貯溜室２３内の潤滑油Ｏは貫通孔６Ｃ内に流入している。他方、貫通孔６Ｃのフロント側の開口（先端開口）は上記低圧室１９に開口している。そのため、圧縮された冷媒ガスＧによりリード弁１６が開放されて、冷媒ガスＧが圧縮室３から排出室１３に導入される際には、排出室１３と貯溜室２３は低圧室１９よりも高圧となっている。そのため、両室１３、２３内と低圧室１９内の冷媒ガス１９の圧力差によって貯溜室２３内の潤滑油Ｏは貫通孔６Ｃを介して低圧室１９内に吐出される。ここで、貫通孔６Ｃは、フロント側の開口（先端開口）が窄まった構造となっているので、貫通孔６Ｃの先端開口から潤滑油Ｏが低圧室１９内に勢いよく吐出される。
そして、図１に示すように、旋回スクロール７における貫通孔７Ｄのリヤ側の開口部が貫通孔６Ｃの先端開口と重合していない状態では、貫通孔６Ｃから吐出された潤滑油Ｏは対向位置の傾斜溝４Ｃ内に吐出される。そして、この傾斜溝４Ｃに吐出された潤滑油Ｏは、該傾斜溝４Ｃの傾斜に沿って上方へ案内されてから上記第１軸受５内に供給される。このようにして、第１軸受５およびそれと摺動する大径部２Ｂに直接潤滑油が供給されるようになっている。また、吐出された潤滑油Ｏは、ハウジング４内の下部に貯溜される。
さらに本実施例では、図１ないし図３に示すように、上記第１軸受５と大径部２Ｂとを十分潤滑できるように、大径部２Ｂの外周面には一部を接線方向に平坦に切り欠いた切欠き部２Ｄが形成されている。この切欠き部２Ｄとその隣接外方となる第１軸受５の内周面との間に軸方向の空間部が維持され、その空間部内に潤滑油Ｏが保持される。そのため、第１軸受５と大径部２Ｂとを潤滑油Ｏによって十分潤滑して、第１軸受５とその摺動部分の焼付きを防止することができる。なお、大径部２Ｂの切欠き部２Ｄは必ずしも必要ではなく省略しても良い。

一方、第２軸受１１に対しては次のようにして潤滑油Ｏが供給されるようになっている。つまり、旋回スクロール７の貫通孔７Ｄのフロント側の開口は、円筒部７Ｃ内の最奥となる基部７Ａとの境界部に開口させてあり、他方、貫通孔７Ｄのリヤ側の開口は、旋回スクロール７が旋回される際に上記貫通孔６Ｃの先端開口と重合する位置に設けられている（図４参照）。そのため、旋回スクロール７が１回旋回される毎に、旋回スクロール７における貫通孔７Ｄのリヤ側の開口と、固定スクロール６の貫通孔６Ｃの先端開口とが重合する（図４の状態）。つまり、旋回スクロール７が１回旋回する毎に貫通孔７Ｄと貫通孔６Ｃとが連通するので、貯溜室２３内の潤滑油Ｏが低圧室１９と貯溜室２３の圧力差によって両貫通孔６Ｃ，７Ｄを介して第２軸受１１に直接供給される。このように、潤滑油Ｏが第２軸受１１に直接供給されるので、第２軸受１１とそれに摺動する偏心部材１２の外周部１２Ｂとを潤滑油Ｏにより十分潤滑し、第２軸受１１の焼付きを良好に防止することができる。

以上のように、本実施例のスクロールコンプレッサ１は、回転軸２の回転に連動して旋回スクロール７が旋回されると、圧縮室３内で圧縮された冷媒ガスＧがリード弁１６を開放して圧縮室３から排出室１３へ導入される。そして、排出室１３内のオイルセパレータ２２によって潤滑油Ｏは冷媒ガスＧから分離されて排出室１３内の底部側の貯溜室２３に貯溜される。
そして、旋回スクロール７の１回毎の旋回に伴って、排出室１３と低圧室１９との圧力差によって貫通孔６Ｃから低圧室１９内および傾斜溝４Ｃに向けて潤滑油Ｏが吐出される。そして、傾斜溝４Ｃによって上方へ案内された潤滑油が第１軸受５に供給されて、第１軸受５と大径部２Ｂが潤滑油によって十分に潤滑される。しかも、大径部２Ｂには切欠き部２Ｄが形成されているので、摺動部分に潤滑油を十分供給することができ、第１軸受５と大径部２Ｂの焼付きを良好に防止できる。
また、旋回スクロール７の１回毎の旋回に伴って、旋回スクロール７の貫通孔７Ｄと固定スクロール６の貫通孔６Ｃが連通し、それらを介して貯溜室２３内の潤滑油Ｏが第２軸受１１と偏心部材１２の外周部１２Ｂとの摺動部分に直接供給される。
このように本実施例においては、冷媒ガスＧから分離した潤滑油Ｏを第１軸受５と第２軸受１１に直接供給する方式を採用しているので、それら両軸受５，１１とその摺動部分の潤滑不足を解消して、両軸受５，１１が焼付くのを良好に防止することができる。
なお、上記実施例においては、固定スクロール６の基部６Ａの最下部とラップ６Ｂとにわたって上記貫通孔６Ｃを穿設しているが、リヤハウジング４Ａの底部を上方に向けて膨出させて、その膨出部分に上記貫通孔６Ｃに相当する貫通孔を形成しても良い。
また、上記貫通孔６Ｃ内に、該貫通孔６Ｃの内周部の全体形状に倣った小径のノズル（パイプ）を装着するようにしても良い。

１‥スクロールコンプレッサ ２‥回転軸
３‥圧縮室 ４‥ハウジング
４ｂ‥端面 ４Ｃ‥傾斜溝
５‥第１軸受 ６‥固定スクロール
６Ｃ‥第１貫通孔 ７‥旋回スクロール
７Ｃ‥第２貫通孔 １１‥第２軸受
１２‥偏心部材 １３‥排出室
１９‥低圧室 Ｇ‥冷媒ガス
Ｏ‥潤滑油

Claims (4)

1. フロント側の内部空間に低圧室と圧縮室が形成されるとともにリヤ側の内部空間に排出室が形成されるハウジングと、ハウジング内のフロント側の内部空間に固定して設けられた固定スクロールと、ハウジング内のフロント側の内部空間に上記固定スクロールと対向して設けられた旋回スクロールと、固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成される圧縮室と、上記ハウジング内に回転自在に設けられた回転軸と、上記低圧室内となるハウジングの内周部に設けられて上記回転軸を回転自在に軸支する第１軸受と、上記低圧室に面する旋回スクロールの円筒部内に設けられた第２軸受と、該第２軸受により回転自在に軸支されるとともに上記回転軸に連動して回転される偏心部材とを備えて、上記回転軸が回転されると上記偏心部材と上記第２軸受とを介して旋回スクロールが旋回されて、冷媒ガスが上記圧縮室内に吸入されて圧縮されてから上記排出室を経由してハウジングの外部へ排出されるように構成されたスクロールコンプレッサにおいて、
   上記ハウジングの内部空間における低圧室と上記排出室内の底部とを連通させる第１貫通孔を上記ハウジング又は固定スクロールに設けるとともに、上記第１貫通孔の先端開口と対向する上記低圧室内となるハウジングの端面に、フロント側の端部がリヤ側の端部よりも高くなる傾斜溝を設けて、
   上記旋回スクロールの旋回に伴う上記排出室と低圧室との圧力差によって上記排出室内の底部に溜まった潤滑油を上記第１貫通孔を介して上記傾斜溝に向けて吐出させるとともに、該傾斜溝内を上昇した潤滑油が上記第１軸受に供給されるように構成したことを特徴とするスクロールコンプレッサ。
2. 上記第１軸受はすべり軸受からなり、該すべり軸受に軸支される箇所の回転軸の外周面に切欠き部が形成されており、該切欠き部と上記すべり軸受の内周面との間に潤滑油を保持する空間部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロールコンプレッサ。
3. 上記旋回スクロールにおける上記円筒部内と基部のリヤ側の端面とにわたって第２貫通孔を設けて、
   上記旋回スクロールが旋回される毎に上記第１貫通孔のフロント側の開口と上記第２貫通孔のリヤ側の開口とが重合するように構成し、それら第１貫通孔と第２貫通孔が重合した際には、上記排出室内の底部に溜まった潤滑油が排出室内の冷媒ガスの圧力によって上記両貫通孔を介して上記第２軸受に供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロールコンプレッサ。
4. 上記冷媒ガスから潤滑油を分離するオイルセパレータが上記排気室内に設けられており、排出室を流通する冷媒ガスは上記オイルセパレータによって潤滑油を分離されるようになっており、該オイルセパレータによって冷媒ガスから分離された潤滑油は排出室の底部に貯溜されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスクロールコンプレッサ。
   

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