JP7056820B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。

特許文献１では、スクロール圧縮機において、偏心ブッシュとニードルベアリングとの間に潤滑油を供給するために、偏心ブッシュに潤滑用の穴を形成している。

特開平１１－１８２４６１号公報

偏心ブッシュに一つの穴を形成すると、潤滑油が導入されるだけで排出されにくい構造のため、摺動熱がこもりやすくなってしまう。
本発明の課題は、潤滑油の滞留を抑制し、冷却作用を向上させることである。

本発明の一態様に係るスクロール圧縮機は、
回転軸に対して偏心させて固定され、基端から先端まで軸方向に貫通した導入流路が形成され、導入流路によって基端側から先端側へ潤滑油が導入される偏心軸部材と、
可動スクロールのボスに支持され、内周面が偏心軸部材における先端側の外周面に摺動可能に嵌り合う軸受と、
重量バランスを取るために偏心軸部材に設けられ、径方向の中心側に円環部が形成され、円環部が軸受の端面を覆うように配置され、円環部の内周面が偏心軸部材における基端側の外周面に固定されたカウンターウェイトと、を備え、
円環部には、偏心軸部材の先端側から軸受に供給された潤滑油を排出するための排出流路が形成されている。

本発明によれば、カウンターウェイトの円環部に、潤滑油を排出するための排出流路を形成しているので、潤滑油の滞留を抑制でき、冷却作用を向上させることができる。

圧縮機の前後方向に沿った断面図である。 偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した断面図である。 偏心ブッシュ及びカウンターウェイトを示す図である。 旋回半径の内側と外側とを示す図である。 偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した第二実施形態の断面図である。 第二実施形態の偏心ブッシュ及びカウンターウェイトを示す図である。 偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した第三実施形態の断面図である。 第三実施形態の偏心ブッシュ及びカウンターウェイトを示す図である。 偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した第四実施形態の断面図である。 第四実施形態の変形例を示す軸受の図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《第一実施形態》
《構成》
図１は、圧縮機の前後方向に沿った断面図である。
圧縮機１１は、例えばカーエアコンの冷媒回路で用いられるベルト駆動型のスクロール圧縮機であり、冷媒を吸入し、圧縮してから排出する。
圧縮機１１は、前後方向に沿って前側から順に並んだ、フロントハウジング１２と、センタハウジング１３と、リアハウジング１４と、によって気密性を保つように一体化されている。フロントハウジング１２の上部には、冷媒を吸入する吸入口（図示省略）が形成され、リアハウジング１４の上部には、圧縮された冷媒を排出する排出口１６が形成されている。

フロントハウジング１２の前側には、回転軸２１が回転自在に支持されている。回転軸２１の前端側は、電磁クラッチ２２を介してプーリ２３に連結されている。プーリ２３には、例えばエンジンの動力が駆動ベルトを介して伝達される。
センタハウジング１３の後側には、固定スクロール２４が形成されており、フロントハウジング１２の後側からセンタハウジング１３の前側にかけて、可動スクロール２５が収容されている。
固定スクロール２４は、センタハウジング１３の後側を閉塞するように形成され、円板状に形成された固定端板２６と、固定端板２６の前面に形成された固定渦巻き２７と、を備える。
可動スクロール２５は、固定端板２６の前側に配置されており、円板状に形成された可動端板２８と、可動端板２８の後面に形成され、固定渦巻き２７と噛み合う可動渦巻き２９と、を備える。

固定端板２６の前面と可動端板２８の後面とが対向し、固定渦巻き２７と可動渦巻き２９とが噛み合っている。固定渦巻き２７の先端は、図示しないチップシールを介して可動端板２８の後面に摺動可能に接触し、可動渦巻き２９の先端は、図示しないチップシールを介して固定端板２６の前面に摺動可能に接触している。固定端板２６の前面、固定渦巻き２７、可動端板２８の後面、及び可動渦巻き２９で囲まれた区画によって、冷媒を圧縮するための圧力室３１が形成されている。前後方向から見ると、圧力室３１は、三日月状の密閉空間となる。
可動端板２８の前面には、ボス３２が形成され、回転軸２１の後端には、偏心ブッシュ３３（偏心軸部材）が固定され、偏心ブッシュ３３がボス３２に回転自在の状態で嵌め込まれている。回転軸２１の回転運動は、偏心ブッシュ３３を介して可動スクロール２５の旋回運動に変換される。可動スクロール２５は、例えばピン＆ホールを介して自転が阻止され、且つ固定スクロール２４に対する公転が許容されている。

固定端板２６の中央には、前後方向に貫通した吐出孔（図示省略）が形成され、吐出孔は、固定端板２６の後側に形成された吐出室３５に連通している。固定端板２６の後面には、吐出孔の後端側を開閉可能な吐出弁３６が設けられている。
固定スクロール２４に対して可動スクロール２５が公転すると、圧力室３１は、前後方向から見て、スクロール中心に向かって変位してゆき、且つ容積が縮小してゆく。圧力室３１は、スクロール外側にあるときに吸入口（図示省略）と連通して冷媒を吸入し、スクロール中心にあるときに吐出孔（図示省略）と連通して圧縮した冷媒を吐出する。吐出弁３６は、吐出圧を受けるときに、吐出室３５に冷媒を吐出させる。
上記が圧縮機１１の概要である。

次に、偏心ブッシュ３３について具体的に説明する。
図２は、偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した断面図である。
回転軸２１の後端には、回転軸２１に対して偏心されたクランクピン４１が形成されている。偏心ブッシュ３３には、軸方向に貫通した貫通孔４２が形成されており、クランクピン４１が貫通孔４２に挿入され、相対回転することがないよう固定されている。ボス３２には、すべり軸受４３が嵌め込まれており、すべり軸受４３の内周面が、偏心ブッシュ３３における先端側の外周面に摺動可能に嵌り合っている。偏心ブッシュ３３には、重量バランスを取るためのカウンターウェイト４４が形成されている。

偏心ブッシュ３３には、前側の基端から後側の先端まで軸方向に貫通した導入流路４５が形成されている。導入流路４５は、貫通孔４２とは異なる位置で、且つ回転軸２１の中心に近い位置に形成されている。可動端板２８の前側は中圧に設定されており、冷媒から分離されたオイルが潤滑油として供給される。この潤滑油が導入流路４５によって偏心ブッシュ３３の基端側から先端側へ導入される。ボス３２の底面と偏心ブッシュ３３の先端との間には、隙間４６が設けられている。導入流路４５から導入された潤滑油は、隙間４６によって軸受４３に供給されることで、軸受４３と偏心ブッシュ３３との間に潤滑油膜が形成される。ブロック矢印は、潤滑油の流れを示している。

カウンターウェイト４４は、円環部５１と、ウェイト部５２と、を備える。径方向の中心側となる円環部５１は、内周面が偏心ブッシュ３３における基端側の外周面に固定されている。円環部５１は、軸受４３の端面を覆うように配置されており、軸受４３の端面に近接しているが、非接触の状態を保っている。ウェイト部５２は、円環部５１の径方向外側に形成されている。
偏心ブッシュ３３の先端側から軸受４３に供給された潤滑油を排出するために、円環部５１には排出流路５３が形成されている。排出流路５３は、ボス３２に対して軸方向に対向する円環部５１の端面に形成されており、径方向に延びる溝である。

図３は、偏心ブッシュ及びカウンターウェイトを示す図である。
図中の（ａ）は平面図であり、図中の（ｂ）は斜視図である。偏心ブッシュ３３は、外周面における周方向の一部に、可動スクロール２５へ動力を伝達する荷重点５４がある。荷重点５４は、偏心ブッシュ３３の外周面のうち、貫通孔４２が最も近い部位に相当し、図中の（ａ）では破線で囲んだ部位、図中の（ｂ）では網掛けをした部位である。排出流路５３は、円環部５１における周方向のうち、荷重点５４を避けた角度位置に形成されている。さらに、排出流路５３は、円環部５１における周方向のうち、回転軸２１の回転中心５５に対して導入流路４５よりも旋回半径外側となる角度位置に形成されており、できるだけ旋回半径外側となる角度位置にする。

《作用》
次に、第一実施形態の主要な作用効果について説明する。
偏心ブッシュ３３と軸受４３との間に潤滑油を供給するために、偏心ブッシュ３３に潤滑用の導入流路４５を形成している。潤滑油は、導入流路４５によって偏心ブッシュ３３の基端側から先端側へ導入され、さらに隙間４６によって軸受４３に供給され、こうして軸受４３と偏心ブッシュ３３との間に良好な潤滑油膜が形成される（図２参照）。しかしながら、カウンターウェイト４４の円環部５１は、軸受４３の端面を覆うように配置されているため、軸受４３に供給された潤滑油が排出されにくい構造であり、摺動熱がこもりやすくなってしまう。

そこで本実施形態では、カウンターウェイト４４の円環部５１に対して、潤滑油を排出するための排出流路５３を形成している。具体的には、ボス３２に対して軸方向に対向する円環部５１の端面に、径方向に延びる溝を形成している。これにより、潤滑油の滞留を抑制でき、冷却作用を向上させることができる。
圧縮機１１の稼働時、偏心ブッシュ３３の荷重点５４が、軸受４３の内周面を押すことになるため、偏心ブッシュ３３における外周面のうち、荷重点５４が軸受４３の内周面に対して密着している。したがって、荷重点５４では潤滑油が排出されにくい。一方、偏心ブッシュ３３における外周面のうち、荷重点５４を除く領域では、軸受４３の内周面に対する密着度合が軽減されるため、潤滑油が排出されやすい。そこで、円環部５１における周方向のうち、荷重点５４を避けた角度位置に、排出流路５３を形成している。これにより、潤滑油を排出しやすくなる。

さらに、円環部５１における周方向のうち、回転軸２１の回転中心５５に対して導入流路４５よりも旋回半径外側となる角度位置に、排出流路５３を形成している。これは、旋回半径の内側と外側とで流速及び圧力が異なることを利用して、潤滑油を排出しやすくするためである。
図４は、旋回半径の内側と外側とを示す図である。
ここでは、回転軸２１に固定され、回転軸２１の回転に伴って旋回する点Ａ及び点Ｂを模式的に描いている。点Ａは旋回半径の内側にあり、点Ｂは旋回半径の外側にある。回転軸２１が回転するときに、旋回半径の外側にある点Ｂは、旋回半径の内側にある点Ａよりも、速度が速い。

ベルヌーイの定理により、下記の式が成立する。ρは流体の密度、ｖは速度、ｐは圧力である。
（１／２）ρ×ｖ^２＋ｐ＝一定
上記の式より、速度が速いほど圧力が低下し、速度が遅いほど圧力が上昇する。すなわち、下記の関係が成立する。ｖ_Ａは点Ａでの速度、ｖ_Ｂは点Ｂでの速度、ｐ_Ａは点Ａでの圧力、ｐ_Ｂは点Ｂでの圧力である。
ｖ_Ａ＜ｖ_Ｂ
ｐ_Ａ＞ｐ_Ｂ

このように、旋回半径の内側と外側では圧力差が生じる。そこで、円環部５１における周方向のうち、回転軸２１の回転中心５５に対して最も径方向外側となる角度位置に排出流路５３を形成することで、旋回半径の違いに起因した圧力差が最大となる。この圧力差によって、積極的に潤滑油を排出しやすくなる。
なお、潤滑油の導入量を調整するには、導入流路４５の直径や、数量等を調整すればよい。また、潤滑油の排出量を調整するには、排出流路５３における周方向の幅や、軸方向の深さ、また数量等を調整すればよい。

《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態は、より潤滑油を排出しやすくするために、偏心ブッシュ３３の外周面に溝６１を形成するものである。
図５は、偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した第二実施形態の断面図である。
ここでは、偏心ブッシュ３３に変更を加えたことを除いては、前述した第一実施形態と同様の構成であり、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
偏心ブッシュ３３の外周面には、先端から基端まで延び、排出流路５３に連通する溝６１が形成されている。
図６は、第二実施形態の偏心ブッシュ及びカウンターウェイトを示す図である。
図中の（ａ）は平面図であり、図中の（ｂ）は斜視図である。溝６１は、偏心ブッシュ３３における周方向のうち、排出流路５３と同一の角度位置に形成されている。

《作用》
次に、第二実施形態の主要な作用効果について説明する。
ここでは、偏心ブッシュ３３の外周面に、排出流路５３に連通する溝６１を形成している。これにより、軸受４３に供給された潤滑油は、溝６１を通って主に排出流路５３から排出される。溝６１は、偏心ブッシュ３３における軸方向の全体にわたって形成されているため、潤滑油は溝６１の基端側からも排出される。したがって、より積極的に潤滑油を排出することができる。
その他、前述した第一実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。

《変形例》
本実施形態では、偏心ブッシュ３３の外周面に対して、後側の先端から前側の基端まで延びる溝６１を形成しているが、これに限定されるものではない。溝６１は、排出流路５３に連通できればよいので、軸方向の全体にわたって形成しなくとも、後側の先端から前側の排出流路５３までの区間に形成されるだけでもよい。

《第三実施形態》
《構成》
第三実施形態は、排出流路の他の構成例を示すものである。
図７は、偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した第三実施形態の断面図である。
ここでは、円環部５１に変更を加えたことを除いては、前述した第一実施形態と同様の構成であり、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
偏心ブッシュ３３の先端側から軸受４３に供給された潤滑油を排出するために、円環部５１には排出流路７１が形成されている。排出流路７１は、円環部５１の内周面に形成されており、軸方向に延びる溝である。

図８は、第三実施形態の偏心ブッシュ及びカウンターウェイトを示す図である。
図中の（ａ）は平面図であり、図中の（ｂ）は斜視図である。排出流路７１は、円環部５１における周方向のうち、荷重点５４を避けた角度位置に形成されている。さらに、排出流路７１は、円環部５１における周方向のうち、回転軸２１の回転中心５５に対して導入流路４５よりも旋回半径外側となる角度位置に形成されており、できるだけ旋回半径外側となる角度位置にする。

《作用》
次に、第三実施形態の主要な作用効果について説明する。
ここでは、排出流路７１として、円環部５１の内周面に、軸方向に延びる溝を形成している。これにより、軸受４３に供給された潤滑油を排出流路７１から排出することができる。したがって、潤滑油の滞留を抑制でき、冷却作用を向上させることができる。
なお、潤滑油の排出量を調整するには、排出流路７１における周方向の幅や、径方向の深さ、また数量等を調整すればよい。
その他、前述した第一実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。

《第四実施形態》
《構成》
第四実施形態は、より潤滑油を排出しやすくするために、軸受４３の内周面に溝８１を形成するものである。
図９は、偏心ブッシュがボスに嵌り合う部分を拡大した第四実施形態の断面図である。
ここでは、軸受４３に変更を加えたことを除いては、前述した第一実施形態と同様の構成であり、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
軸受４３の内周面には、先端から基端まで軸方向に沿って延びる溝８１が形成されている。

《作用》
次に、第四実施形態の主要な作用効果について説明する。
ここでは、軸受４３の内周面に、排出流路５３に連通する溝８１を形成している。これにより、軸受４３に供給された潤滑油は、溝８１を通って排出流路５３から排出される。したがって、より積極的に潤滑油を排出することができる。
その他、前述した第一実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。

《変形例》
本実施形態では、軸受４３の内周面に対して、軸方向に沿って延びる溝８１を形成しているが、これに限定されるものではない。溝８１は、排出流路５３に連通できればよいので、軸方向に沿って延びたものではなく、螺旋状に延びる溝としてもよい。
図１０は、第四実施形態の変形例を示す軸受の図である。
図中の（ａ）は平面図であり、図中の（ｂ）は斜視図である。軸受４３の内周面には、先端から基端まで螺旋状に延びる三つの溝８１が形成されている。各溝８１は、周方向に沿って等間隔に形成されている。何れか一つの溝８１の一端が排出流路５３に連通するように、軸受４３の角度位置が決定される。このように、螺旋状に延びる溝８１が形成された軸受４３は、既存の軸受として流通しているため、加工を施すことなく、そのまま使用することができ、工数の削減につながる。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１…圧縮機、１２…フロントハウジング、１３…センタハウジング、１４…リアハウジング、１６…排出口、２１…回転軸、２２…電磁クラッチ、２３…プーリ、２４…固定スクロール、２５…可動スクロール、２６…固定端板、２７…固定渦巻き、２８…可動端板、２９…可動渦巻き、３１…圧力室、３２…ボス、３３…偏心ブッシュ、３５…吐出室、３６…吐出弁、４１…クランクピン、４２…貫通孔、４３…軸受、４４…カウンターウェイト、４５…導入流路、４６…隙間、５１…円環部、５２…ウェイト部、５３…排出流路、５４…荷重点、５５…回転中心、６１…溝、７１…排出流路、８１…溝

Claims (5)

1. 回転軸に対して偏心させて固定され、基端から先端まで軸方向に貫通した導入流路が形成され、前記導入流路によって基端側から先端側へ潤滑油が導入される偏心軸部材と、
   可動スクロールのボスに支持され、内周面が前記偏心軸部材における先端側の外周面に摺動可能に嵌り合う軸受と、
   重量バランスを取るために前記偏心軸部材に設けられ、径方向の中心側に円環部が形成され、前記円環部が前記軸受の端面を覆うように配置され、前記円環部の内周面が前記偏心軸部材における基端側の外周面に固定されたカウンターウェイトと、を備え、
   前記円環部には、前記偏心軸部材の先端側から前記軸受に供給された潤滑油を排出するための排出流路が形成され、
   前記排出流路は、前記ボスに対して軸方向に対向する前記円環部の端面に形成された径方向に延びる溝であることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記偏心軸部材の外周面には、先端から基端側に向かって延び、前記排出流路に連通する溝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圧縮機。
3. 前記軸受は、すべり軸受であり、前記すべり軸受の内周面には、基端から先端まで延びる溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記偏心軸部材には、外周面における周方向の一部に、前記可動スクロールへ動力を伝達する荷重点があり、
   前記排出流路は、前記円環部における周方向のうち、前記荷重点を避けた角度位置に形成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記排出流路は、前記円環部における周方向のうち、前記回転軸の中心に対して前記導入流路よりも旋回半径外側となる角度位置に形成されていることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のスクロール圧縮機。

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