JP6311586B2 - 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に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、一般的に、スクロール型圧縮機は、ハウジングに固定された固定スクロールと、固定スクロールに対して公転運動する可動スクロールとを有する。固定スクロールは、固定側基板と、固定側基板から立設された固定側渦巻壁とを有するとともに、可動スクロールは、可動側基板と、可動側基板から立設された可動側渦巻壁とを有する。そして、固定側渦巻壁と可動側渦巻壁とが互いに噛み合わされることで、可動スクロールの公転運動に基づいて容積減少して冷媒を圧縮する圧縮室が区画されている。

固定側基板の中央部には吐出ポートが形成されている。吐出ポートは圧縮室に連通している。固定側基板には、吐出ポートを開閉するリード弁と、リード弁の最大開度を規定するリテーナとが、締結部材であるボルトによって取り付けられている。吐出ポートはハウジング内の吐出室に連通している。そして、可動スクロールが固定スクロールに対して公転運動することで、圧縮室の容積が減少して冷媒が圧縮室で圧縮される。そして、圧縮室で圧縮された冷媒は、吐出ポートからリード弁の先端部を押し退けて吐出室に吐出される。

また、吐出室に吐出された冷媒に含まれる潤滑油を、冷媒から分離するオイルセパレータを備えたスクロール型圧縮機が、例えば特許文献２に開示されている。オイルセパレータは、油分離筒と、油分離筒が配置される油分離室と、前記油分離室と前記吐出室とを仕切る筒状の周壁とを有する。周壁には、吐出室と油分離室とを連通する連通孔が形成されている。そして、吐出室から連通孔を介して油分離室へ流出した冷媒は、油分離筒の外周面に吹き付けられるとともに、油分離筒の周囲を旋回しながら油分離室の下方へ導かれる。このとき、遠心分離によって、冷媒から潤滑油が分離される。冷媒から分離された潤滑油は、油分離室の下部へ落下する。一方、油分離筒の周囲を旋回して、潤滑油が分離された冷媒は、油分離筒の下部開口から油分離筒内に流入する。油分離筒内に流入した冷媒は、外部冷媒回路へ流出する。

特開２０１３−３６３４１号公報 特開２０１３−２０４５６８号公報

ところで、リード弁の開閉動作の安定化を図るためには、ボルトからリード弁の先端までの長さ（リード弁における長手方向の長さ）を長くすることが望ましい。よって、ボルトからリード弁の先端までの長さを確保するために、ボルトを固定側基板の外周部寄りに極力配置したいというニーズがある。しかしながら、オイルセパレータは、スクロール型圧縮機の外部へ繋がる吐出口付近に設けられるため、ボルトを固定側基板の外周部寄りに配置すると、ボルトがオイルセパレータと干渉する位置に配置されてしまう場合がある。よって、ボルトがオイルセパレータと干渉しないように、ボルトとオイルセパレータとを離す必要があり、スクロール型圧縮機が大型化したり、設計の自由度が低下したりする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、リード弁の開閉動作の安定化を図りつつも、小型化及び設計の自由度の向上を図ることができるスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するスクロール型圧縮機は、ハウジングに固定される固定側基板、及び前記固定側基板から立設される固定側渦巻壁を有する固定スクロールと、前記固定側渦巻壁と噛み合う可動側渦巻壁を有する可動スクロールと、前記可動スクロールにおける前記固定スクロールに対する公転運動に基づいて容積減少して冷媒を圧縮する圧縮室と、前記固定側基板の中央部に形成されるとともに前記圧縮室に連通する吐出ポートと、前記吐出ポートを開閉するリード弁と、前記リード弁を前記固定側基板に取り付ける締結部材と、前記ハウジング内に区画されるとともに前記吐出ポートに連通する吐出室と、前記吐出室に吐出された冷媒に含まれる潤滑油を前記冷媒から分離するオイルセパレータと、を備え、前記オイルセパレータは、油分離筒と、前記油分離筒が配置される油分離室と、前記油分離室と前記吐出室とを仕切る筒状の周壁とを有するスクロール型圧縮機であって、前記締結部材は、前記固定側基板の外周部寄りに配置され、前記周壁には、前記締結部材の一部を収容する収容凹部が形成されている。

これによれば、締結部材を固定側基板の外周部寄りに配置して、締結部材からリード弁の先端までの長さを長くすることができ、リード弁の開閉動作の安定化を図ることができる。そして、締結部材を固定側基板の外周部寄りに配置したときに、例えば、締結部材の一部が周壁の外周面よりも油分離室寄りに位置していたとしても、締結部材の一部が収容凹部内に収容されるため、締結部材が周壁と干渉してしまうことを回避することができる。よって、締結部材が周壁と干渉しないように、締結部材と周壁とを離す必要が無く、スクロール型圧縮機が大型化したり、設計の自由度が低下したりすることを回避することができる。以上のことから、リード弁の開閉動作の安定化を図りつつも、スクロール型圧縮機の小型化及び設計の自由度の向上を図ることができる。

上記スクロール型圧縮機において、前記リード弁の最大開度を規定するリテーナが、前記締結部材によって前記リード弁と共に前記固定側基板に取り付けられており、前記周壁には、前記リテーナの先端部の少なくとも一部が挿入される挿入凹部が形成されていることが好ましい。

これによれば、リテーナの先端部の少なくとも一部が、周壁の外周面よりも油分離室寄りに位置していたとしても、リテーナの先端部の少なくとも一部が挿入凹部に挿入されるため、リテーナの先端部の少なくとも一部が周壁と干渉してしまうことを回避することができる。よって、リテーナの先端部の少なくとも一部が周壁と干渉しないように、リテーナの先端部の少なくとも一部と周壁とを離す必要が無く、スクロール型圧縮機が大型化したり、設計の自由度が低下したりすることを回避することができる。

上記スクロール型圧縮機において、前記圧縮室、前記吐出室及び前記油分離室は、回転軸の軸方向に沿って並んで配置されており、前記周壁には、前記吐出室と前記油分離室とを連通する連通孔が形成されており、前記油分離筒は、前記周壁の内側で嵌合固定される大径筒部と、前記大径筒部よりも小径であるとともに前記吐出室から前記連通孔を介して前記油分離室へ流出した冷媒が周囲を旋回する小径筒部とを有し、前記連通孔は、前記締結部材寄りに配置されており、前記小径筒部は、前記回転軸の軸方向において前記連通孔と重なる位置から前記吐出ポートと重なる位置まで、前記回転軸の軸方向に対して交差する方向に沿って延びていることが好ましい。

これによれば、連通孔が、締結部材よりも吐出ポート寄りに配置されており、小径筒部が、回転軸の軸方向において連通孔と重なる位置から吐出ポートと重なる位置まで、回転軸の軸方向に対して交差する方向に沿って延びていない場合に比べて、小径筒部の長さを長くすることができる。よって、小径筒部の周囲を旋回する冷媒の旋回経路を長く確保することができ、冷媒に含まれる潤滑油の冷媒からの遠心分離の効率を向上させることができる。

この発明によれば、リード弁の開閉動作の安定化を図りつつも、小型化及び設計の自由度の向上を図ることができる。

実施形態におけるスクロール型圧縮機を示す側断面図。

以下、スクロール型圧縮機を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。なお、スクロール型圧縮機は車両空調装置に用いられる。
図１に示すように、スクロール型圧縮機１０のハウジング１１は、有底筒状であるセンターハウジング１２（シェル）の一端に有蓋筒状のフロントハウジング１３が連結されるとともに、センターハウジング１２の他端に有蓋筒状のリヤハウジング１４が連結されて構成されている。センターハウジング１２は、フロントハウジング１３側に開口しており、その内部に固定スクロール１５が一体形成されている。固定スクロール１５は、センターハウジング１２の底壁を形成する円板状の固定側基板１５ａと、固定側基板１５ａからフロントハウジング１３に向けて立設された固定側渦巻壁１５ｂとから構成されている。

センターハウジング１２内には、可動スクロール１６が収容されている。可動スクロール１６は、円板状をなす可動側基板１６ａと、可動側基板１６ａから固定側基板１５ａへ向かって立設される可動側渦巻壁１６ｂとから構成されている。固定スクロール１５と可動スクロール１６とは対向配置されている。固定側渦巻壁１５ｂと可動側渦巻壁１６ｂとは互いに噛み合わされている。固定側渦巻壁１５ｂの先端面は可動側基板１６ａに接触しているとともに、可動側渦巻壁１６ｂの先端面は固定側基板１５ａに接触している。そして、固定側基板１５ａ及び固定側渦巻壁１５ｂと、可動側基板１６ａ及び可動側渦巻壁１６ｂとによって圧縮室１７が区画されている。

フロントハウジング１３には、回転軸１８の大径部１８ａがラジアルベアリング１９を介して回転可能に支持されている。回転軸１８の小径部１８ｂの先端には、動力伝達機構ＰＴを介して外部駆動源としての車両のエンジンＥが作動連結されている。回転軸１８の大径部１８ａにおいて、可動スクロール１６側の端面１８ｃには、回転軸１８の回転軸線Ｌ１に対して偏心した位置から可動スクロール１６に向けて突出する偏心軸２０が一体形成されている。

偏心軸２０には、バランスウェイト２１が一体化されたブッシュ２２が嵌合されている。ブッシュ２２は、偏心軸２０の周りを回動（スイング）可能になっている。バランスウェイト２１は、可動スクロール１６が公転運動する際に可動スクロール１６に作用する遠心力を相殺する。可動側基板１６ａには、ブッシュ２２が軸受２３を介して嵌挿される円筒状のボス部１６ｃが突出形成されている。可動側基板１６ａは、軸受２３を介してブッシュ２２と相対回転可能にブッシュ２２に支持されている。

可動側基板１６ａとフロントハウジング１３との間には、自転阻止機構２６が配設されている。自転阻止機構２６は、可動側基板１６ａにおける可動側渦巻壁１６ｂとは反対側の端面の外周部に複数（本実施形態では六つ）設けられた円孔状の凹部２７と、フロントハウジング１３における可動側基板１６ａと対向する側の端面の外周部に突設されたピン２８と、各凹部２７に嵌着されたリング部材２９とから構成されている。各リング部材２９内にはピン２８が挿入されている。

センターハウジング１２の外周壁と可動側渦巻壁１６ｂの最外周部との間には、吸入室３０が区画形成されている。センターハウジング１２の外周壁には、吸入室３０に連通する吸入口３１が形成されている。固定側基板１５ａの中央部には、吐出ポート３２が形成されるとともに、吐出ポート３２は圧縮室１７に連通している。吐出ポート３２は、センターハウジング１２とリヤハウジング１４とによって区画された吐出室３５に連通している。

固定側基板１５ａには、吐出ポート３２を開閉するリード弁３３と、リード弁３３の最大開度を規定するリテーナ３４とが、締結部材としてのボルト４０によって取り付けられている。ボルト４０は、回転軸１８の径方向において、吐出ポート３２よりも固定側基板１５ａの外周に近い位置に配置されている。すなわち、ボルト４０は、固定側基板１５ａの外周部寄りに配置されている。

スクロール型圧縮機１０は、吐出室３５に吐出された冷媒に含まれる潤滑油を冷媒から分離するオイルセパレータ４１を備える。オイルセパレータ４１は、油分離筒４２と、油分離筒４２が配置される油分離室４３と、油分離室４３と吐出室３５とを仕切る筒状の周壁４４とを有する。周壁４４は、リヤハウジング１４の一部である。周壁４４には、吐出室３５と油分離室４３とを連通する連通孔４５が形成されている。連通孔４５は、回転軸１８の径方向において、吐出ポート３２よりもボルト４０に近い位置に配置されている。すなわち、連通孔４５は、回転軸１８の径方向においてボルト４０寄りに配置されている。本実施形態のスクロール型圧縮機１０において、圧縮室１７、吐出室３５及び油分離室４３は、回転軸１８の軸方向に沿って並んで配置されている。

油分離筒４２は、周壁４４の内側で嵌合固定される大径筒部４２ａと、大径筒部４２ａよりも小径であるとともに吐出室３５から連通孔４５を介して油分離室４３へ流出した冷媒が周囲を旋回する小径筒部４２ｂとを有する。小径筒部４２ｂは、回転軸１８の軸方向において連通孔４５と重なる位置から吐出ポート３２と重なる位置まで、回転軸１８の軸方向に対して直交する方向に沿って延びている。大径筒部４２ａにおける小径筒部４２ｂとは反対側の開口は、回転軸１８の軸方向においてボルト４０と重なる位置に配置されている。

周壁４４には、ボルト４０の一部を収容する収容凹部４４ａが形成されている。収容凹部４４ａは、回転軸１８の軸方向において、ボルト４０及び大径筒部４２ａの開口と重なる位置に配置されている。また、周壁４４には、リテーナ３４の先端部の一部が挿入される挿入凹部４４ｂが形成されている。挿入凹部４４ｂは、回転軸１８の軸方向において、吐出ポート３２と重なる位置に配置されている。

油分離室４３の下方は、センターハウジング１２とリヤハウジング１４とによって区画される貯油室４６に連通している。油分離室４３と貯油室４６との間には潤滑油中の異物を取り除くフィルタ４７が設けられている。貯油室４６は、図示しない通路を介して吸入口３１に連通している。

エンジンＥの駆動力が動力伝達機構ＰＴを介して回転軸１８に伝達されて、回転軸１８が回転すると、偏心軸２０、ブッシュ２２及び軸受２３を介して可動スクロール１６が自転する。すると、ピン２８とリング部材２９とが接触し、可動スクロール１６の自転が阻止されて、可動スクロール１６の公転運動のみが許容される。これにより、圧縮室１７の容積が減少して冷媒が圧縮される。そして、圧縮室１７で圧縮された冷媒は、吐出ポート３２からリード弁３３の先端部を押し退けて吐出室３５に吐出される。

吐出室３５に吐出された冷媒は、連通孔４５を介して油分離室４３へ流出する。油分離室４３へ流出した冷媒は、油分離筒４２の小径筒部４２ｂの外周面に吹き付けられるとともに、小径筒部４２ｂの周囲を旋回しながら油分離室４３の下方へ導かれる。このとき、遠心分離によって、冷媒から潤滑油が分離される。冷媒から分離された潤滑油は、油分離室４３の下部へ落下する。一方、小径筒部４２ｂの周囲を旋回して、潤滑油が分離された冷媒は、油分離筒４２（小径筒部４２ｂ）の下部開口から油分離筒４２内に流入する。油分離筒４２内に流入した冷媒は、外部冷媒回路へ流出する。油分離室４３の下方に導かれた潤滑油は、フィルタ４７を通過することで潤滑油中の異物が除去されるとともに、貯油室４６に貯留される。貯油室４６に貯留された潤滑油は、通路を介して吸入口３１に還流される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ボルト４０は、固定側基板１５ａの外周部寄りに配置されているため、ボルト４０からリード弁３３の先端までの長さが長くなり、リード弁３３の開閉動作の安定化が図られる。そして、ボルト４０を固定側基板１５ａの外周部寄りに配置したときに、例えば、ボルト４０の一部が周壁４４の外周面よりも油分離室４３寄りに位置していたとしても、ボルト４０の一部が収容凹部４４ａ内に収容されるため、ボルト４０が周壁４４と干渉してしまうことが回避されている。また、リテーナ３４の先端部の一部が、周壁４４の外周面よりも油分離室４３寄りに位置していたとしても、リテーナ３４の先端部の一部が挿入凹部４４ｂに挿入されるため、リテーナ３４の先端部の一部が周壁４４と干渉してしまうことが回避されている。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ボルト４０は、固定側基板１５ａの外周部寄りに配置されている。周壁４４には、ボルト４０の一部を収容する収容凹部４４ａが形成されている。これによれば、ボルト４０を固定側基板１５ａの外周部寄りに配置して、ボルト４０からリード弁３３の先端までの長さを長くすることができ、リード弁３３の開閉動作の安定化を図ることができる。そして、ボルト４０を固定側基板１５ａの外周部寄りに配置したときに、例えば、ボルト４０の一部が周壁４４の外周面よりも油分離室４３寄りに位置していたとしても、ボルト４０の一部が収容凹部４４ａ内に収容されるため、ボルト４０が周壁４４と干渉してしまうことを回避することができる。よって、ボルト４０が周壁４４と干渉しないように、ボルト４０と周壁４４とを離す必要が無く、スクロール型圧縮機１０の体格が回転軸１８の軸方向に大型化したり、設計の自由度が低下したりすることを回避することができる。以上のことから、リード弁３３の開閉動作の安定化を図りつつも、スクロール型圧縮機１０の小型化及び設計の自由度の向上を図ることができる。

（２）周壁４４には、リテーナ３４の先端部の一部が挿入される挿入凹部４４ｂが形成されている。これによれば、リテーナ３４の先端部の一部が、周壁４４の外周面よりも油分離室４３寄りに位置していたとしても、リテーナ３４の先端部の一部が挿入凹部４４ｂに挿入されるため、リテーナ３４の先端部の一部が周壁４４と干渉してしまうことを回避することができる。よって、リテーナ３４の先端部の一部が周壁４４と干渉しないように、リテーナ３４の先端部の一部と周壁４４とを離す必要が無く、スクロール型圧縮機１０が大型化したり、設計の自由度が低下したりすることを回避することができる。

（３）圧縮室１７、吐出室３５及び油分離室４３は、回転軸１８の軸方向に沿って並んで配置されている。連通孔４５は、ボルト４０寄りに配置されており、小径筒部４２ｂは、回転軸１８の軸方向において連通孔４５と重なる位置から吐出ポート３２と重なる位置まで、回転軸１８の軸方向に対して直交する方向に沿って延びている。これによれば、連通孔４５が、ボルト４０よりも吐出ポート３２寄りに配置されており、小径筒部４２ｂが、回転軸１８の軸方向において連通孔４５と重なる位置から吐出ポート３２と重なる位置まで、回転軸１８の軸方向に対して直交する方向に沿って延びていない場合に比べて、小径筒部４２ｂの長さを長くすることができる。よって、小径筒部４２ｂの周囲を旋回する冷媒の旋回経路を長く確保することができ、冷媒に含まれる潤滑油の冷媒からの遠心分離の効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、小径筒部４２ｂが、回転軸１８の軸方向において連通孔４５と重なる位置から吐出ポート３２と重なる位置まで、回転軸１８の軸方向に対して直交する方向に沿って延びていなくてもよい。例えば、小径筒部４２ｂは、回転軸１８の軸方向において連通孔４５と重なる位置から吐出ポート３２と重なる位置の手前まで、回転軸１８の軸方向に対して直交する方向に沿って延びていてもよい。

○ 実施形態において、小径筒部４２ｂが、回転軸１８の軸方向に対して交差する方向（斜交する方向）に沿って延びていてもよい。
○ 実施形態において、連通孔４５が、回転軸１８の径方向において、ボルト４０よりも吐出ポート３２に近い位置に配置されていてもよい。

○ 実施形態において、リテーナ３４の先端部の少なくとも一部が、挿入凹部４４ｂに挿入されていればよい。
○ 実施形態において、周壁４４に挿入凹部４４ｂが形成されていなくてもよい。この場合、周壁４４の先端部が周壁４４と干渉しないように、リテーナ３４の先端部と周壁４４とを離す必要がある。

○ 実施形態において、リード弁３３及びリテーナ３４は、ボルト４０とは別の締結部材（例えば圧入ピン等）を用いて固定側基板１５ａに取り付けられていてもよい。
○ 実施形態において、周壁４４がリヤハウジング１４の一部でなくてもよく、例えば、リヤハウジング１４とは別部材である周壁４４を有するケースが、センターハウジング１２とリヤハウジング１４との間に固定されていてもよい。この場合、ケース内に油分離筒４２が配置される。

○ 実施形態において、固定スクロール１５が、センターハウジング１２に一体形成されていなくてもよく、センターハウジング１２とは別部材である固定スクロール１５がセンターハウジング１２の内側に固定されていてもよい。

○ 実施形態において、電動モータの駆動力によって回転軸１８を回転駆動させるようにしてもよい。

１０…スクロール型圧縮機、１１…ハウジング、１５…固定スクロール、１５ａ…固定側基板、１５ｂ…固定側渦巻壁、１６…可動スクロール、１６ｂ…可動側渦巻壁、１７…圧縮室、１８…回転軸、３２…吐出ポート、３３…リード弁、３４…リテーナ、３５…吐出室、４０…締結部材としてのボルト、４１…オイルセパレータ、４２…油分離筒、４２ａ…大径筒部、４２ｂ…小径筒部、４３…油分離室、４４…周壁、４４ａ…収容凹部、４４ｂ…挿入凹部、４５…連通孔。

Claims (3)

1. ハウジングに固定される固定側基板、及び前記固定側基板から立設される固定側渦巻壁を有する固定スクロールと、前記固定側渦巻壁と噛み合う可動側渦巻壁を有する可動スクロールと、前記可動スクロールにおける前記固定スクロールに対する公転運動に基づいて容積減少して冷媒を圧縮する圧縮室と、前記固定側基板の中央部に形成されるとともに前記圧縮室に連通する吐出ポートと、前記吐出ポートを開閉するリード弁と、前記リード弁の最大開度を規定するリテーナと、前記リード弁および前記リテーナを前記固定側基板に取り付けるボルトと、前記ハウジング内に区画されるとともに前記吐出ポートに連通する吐出室と、前記吐出室に吐出された冷媒に含まれる潤滑油を前記冷媒から分離するオイルセパレータと、を備え、前記オイルセパレータは、油分離筒と、前記油分離筒が配置される油分離室と、前記ハウジングから前記吐出室に膨出して前記油分離室と前記吐出室とを仕切る筒状の周壁とを有し、前記リード弁、前記ボルト、および前記リテーナによって弁構造が構成されるスクロール型圧縮機であって、
   前記圧縮室、前記吐出室及び前記油分離室は、回転軸の軸方向に沿って並んで配置されており、
   前記ボルトは、前記固定側基板の外周部寄りに配置され、前記周壁には、前記弁構造のうちの前記ボルトの頭部のみを回避する凹部が形成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記周壁には、前記凹部とは別に設けられ、前記リテーナの先端部の少なくとも一部が挿入される挿入凹部が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. 前記周壁には、前記吐出室と前記油分離室とを連通する連通孔が形成されており、
   前記油分離筒は、前記周壁の内側で嵌合固定される大径筒部と、前記大径筒部よりも小径であるとともに前記吐出室から前記連通孔を介して前記油分離室へ流出した冷媒が周囲を旋回する小径筒部とを有し、
   前記連通孔は、前記ボルト寄りに配置されており、
   前記小径筒部は、前記回転軸の軸方向において前記連通孔と重なる位置から前記吐出ポートと重なる位置まで、前記回転軸の軸方向に対して交差する方向に沿って延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクロール型圧縮機。