(57)【要約】【課題】  簡単な構成にてオイル室内に十分な潤滑油が貯えられ、良好な潤滑状態が確保されるスクロール圧縮機及び当該圧縮機を備えた車両用空調装置を提供する。【解決手段】  スクロール圧縮機３は、圧縮された作動流体から潤滑油を一部分離する油分離手段を備える。油分離手段は、スクロールユニット２８からハウジング８の吐出ポートに亘る作動流体の流路中に設けられた油分離室６４と、油分離室６４内に配置され、その回りに作動流体を旋回させて作動流体から潤滑油を遠心分離する油分離管６８と、油分離室６４の底にて開口した開口端を有し、油分離室６４から分離された潤滑油をオイル室６０に流出させる連通孔８１とを含む。油分離室６４の底面積Ｓに対する連通孔８１の断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）は、１／９〜１の範囲にある。【選択図】  図２
2006214288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポート及び吐出ポートを有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記吸入ポートから導入した潤滑油を含む作動流体に対して、その吸込み、圧縮及び吐出工程からなる一連のプロセスを実行し、前記吐出ポートを通じて高圧の作動流体を送出させるスクロールユニットと、
前記スクロールユニットにより吐出された前記作動流体から前記潤滑油を一部分離する油分離手段と、
前記油分離手段により分離された前記潤滑油を貯留するオイル室と
を備えるスクロール圧縮機において、
前記油分離手段は、
前記スクロールユニットから前記吐出ポートに亘る前記作動流体の流路中に設けられた油分離室と、
前記油分離室内に配置され、その回りに前記作動流体を旋回させて前記作動流体から前記潤滑油を遠心分離する油分離管と、
前記油分離室の底にて開口した開口端を有し、前記油分離室から分離された前記潤滑油を前記オイル室に流出させる連通孔と
を含み、
前記油分離室の底面積Ｓに対する前記連通孔の断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）は、１／９〜１の範囲にある
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記油分離室は、
上下方向に延びる円筒状の周壁と
前記周壁の下端を閉じる底壁と
により区画され、
前記連通孔の断面形状は円形状をなし、
前記底壁の直径Ｄに対する前記連通孔の孔径ｄの比（ｄ／Ｄ）は、１／３〜１の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記連通孔の前記開口端は、前記油分離室に向けて拡径されたテーパ状をなすことを特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の何れかのスクロール圧縮機を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機及びスクロール圧縮機を用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール圧縮機は、例えば車両用空調装置の冷凍回路等に適用され、そのハウジングには、固定及び可動スクロールからなるスクロールユニットが収容されている。ハウジングの一方の内端壁とスクロールユニットとの間は駆動室として区画され、この駆動室に固定スクロールに対し可動スクロールを旋回運動させるための旋回ユニットが収容されている。この旋回ユニットの作動に伴い、スクロールユニットはその可動スクロールが旋回運動することにより作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実行する。一方、ハウジングの他方の内端壁とスクロールユニットとの間には吐出室が区画され、この吐出室にスクロールユニットから高圧の作動流体が吐出されるようになっている。なお、作動流体はハウジングの吸入ポートを通じてスクロールユニット内に導入され、そして、吐出室内の高圧の作動流体はハウジングの吐出ポートを通じて吐出室から送出される。
【０００３】
ところで、一般に、作動流体としての冷媒は、旋回ユニットの軸受等のための潤滑油を含むが、潤滑油が冷凍回路を循環するとその冷凍能力が低下する。このため、この種のスクロール圧縮機では、圧縮された作動流体から潤滑油を一部分離する油分離室と、この油分離室と連通孔を介して連通し、分離した潤滑油を一旦貯留するオイル室とが吐出室に隣接して設けられている。オイル室と駆動室との間は潤滑油の還流路により繋がれ、この還流路を通じて潤滑油のみがオイル室から駆動室、つまり旋回ユニットに供給される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−８２３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術の圧縮機では、その作動中、オイル室における潤滑油の貯油量が不足することがある。貯油量の不足は、オイル室から駆動室への潤滑油供給量の低下をもたらし、圧縮機の潤滑状態が悪化する。特に、車両用空調装置では、エンジン回転数の低下に伴い冷媒流量が少ない状態で圧縮機が作動されることがあるが、この状態下では、オイル室から駆動室への潤滑油供給量が減少すると、旋回ユニット内の軸受等の可動部分の摩耗が進み、圧縮機の耐久性が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成にてオイル室内に十分な潤滑油が貯えられ、良好な潤滑状態が確保されるスクロール圧縮機及び当該圧縮機を備えた車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成すべく、発明者はオイル室での貯油量不足の原因を解析したところ、油分離室内で一旦分離された潤滑油の一部が、油分離室からオイル室へと流出するまでの間に作動流体の流れに曝されることで、再び作動流体中に取り込まれることを見出した。そこで発明者は、分離された潤滑油が作動流体中に再び取り込まれるのを防止する手段について種々検討を重ね、本発明に想到した。
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明によれば、吸入ポート及び吐出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記吸入ポートから導入した潤滑油を含む作動流体に対して、その吸込み、圧縮及び吐出工程からなる一連のプロセスを実行し、前記吐出ポートを通じて高圧の作動流体を送出させるスクロールユニットと、前記スクロールユニットにより吐出された前記作動流体から前記潤滑油を一部分離する油分離手段と、前記油分離手段により分離された前記潤滑油を貯留するオイル室とを備えるスクロール圧縮機において、前記油分離手段は、前記スクロールユニットから前記吐出ポートに亘る前記作動流体の流路中に設けられた油分離室と、前記油分離室内に配置され、その回りに前記作動流体を旋回させて前記作動流体から前記潤滑油を遠心分離する油分離管と、前記油分離室の底にて開口した開口端を有し、前記油分離室から分離された前記潤滑油を前記オイル室に流出させる連通孔とを含み、前記油分離室の底面積Ｓに対する前記連通孔の断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）は、１／９〜１の範囲にあることを特徴とするスクロール圧縮機及び当該圧縮機を備えたことを特徴とする車両用空調装置が提供される（請求項１及び請求項４）。
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機では、前記油分離室の底面積Ｓに対する前記連通孔の断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）が１／９〜１の範囲にあり、従来のスクロール圧縮機における同比よりも大きいため、潤滑油が油分離室の底に滞留せず、油分離室からオイル室へと円滑に流出する。このため、分離された潤滑油が作動流体中に再び取り込まれ難く、油分離室からオイル室への潤滑油の流出量が増大し、オイル室における潤滑油の貯油量が増える。この結果として、オイル室における貯油量の不足が防止され、オイル室から駆動室に十分な潤滑油を供給することができ、圧縮機での良好な潤滑状態が確保される。
【０００９】
そして、本発明の車両用空調装置では、エンジン回転数の低下に伴い冷媒流量が少ない状態で圧縮機が作動されても、オイル室から駆動室への潤滑油供給量が低下することはないので、圧縮機での良好な潤滑状態が確保される。
好適な態様として、前記油分離室は、上下方向に延びる円筒状の周壁と前記周壁の下端を閉じる底壁とにより区画され、前記連通孔の断面形状は円形状をなし、前記底壁の直径Ｄに対する前記連通孔の孔径ｄの比（ｄ／Ｄ）は、１／３〜１の範囲にある（請求項２）。この場合、油分離室の周壁は上下方向に延びているので、分離された潤滑油がその自重により周壁を伝って円滑に下降する。このため、油分離室からオイル室への潤滑油の流出量が増大し、オイル室における潤滑油の貯油量が確実に増える。
【００１０】
好適な態様として、前記連通孔の前記開口端は、前記油分離室に向けて拡径されたテーパ状をなす（請求項３）。この場合、周壁を伝って下降した潤滑油が連通孔の開口端に円滑に流入するので、油分離室からオイル室への潤滑油の流出量が増大し、オイル室における潤滑油の貯油量が更に増える。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、請求項１〜３のスクロール圧縮機では、オイル室に潤滑油が十分に貯えられるので、潤滑状態が良好に保たれる。このため、これらのスクロール圧縮機は、簡単な構成ながら寿命が長く、更には動力損失が低減される。
特に、請求項２のスクロール圧縮機では、油分離室の周壁が上下方向に延びていることから、オイル室に潤滑油がより多く貯えられ、潤滑状態が確実に良好に保たれる。
【００１２】
そして、請求項３のスクロール圧縮機では、油分離室側の連通孔の開口端が油分離室に向けて拡径されたテーパ状をなすことから、オイル室に潤滑油がより多く貯えられ、潤滑状態が一層良好に保たれる。
また、請求項４の車両用空調装置では、エンジン回転数に関係なく圧縮機での良好な潤滑状態が確保され、動力損失が低減されるので成績係数も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は一実施例の車両用空調装置の一部を構成する冷凍回路を示す。
冷凍回路は冷媒が循環する循環流路２を備え、循環流路２にはスクロール圧縮機３、凝縮器４、レシーバ５、膨張弁６及び蒸発器７が順次配置されている。圧縮機３は作動流体としての冷媒を圧縮して凝縮器４に送出し、これにより冷媒が循環流路２を循環する。冷媒は潤滑油を含み、この冷媒中の潤滑油は圧縮機３内の軸受や種々の摺動面を潤滑するのみならず、摺動面をシールする機能をも発揮する。
【００１４】
スクロール圧縮機３はハウジング８を備え、このハウジング８は駆動ケーシング９及び圧縮ケーシング１０からなる。これら駆動及び圧縮ケーシング９，１０は複数の連結ボルト１１により相互に連結されている。なお、この圧縮機３は、後述するように潤滑油が圧縮ケーシング１０内の底部に貯留されることから、図１の縦方向が上下方向に略一致するように車両のエンジンルーム内に設置される。
【００１５】
駆動ケーシング９内には駆動軸１２が配置され、この駆動軸１２は圧縮ケーシング１０側に大径端部１３を有し、この大径端部１３から小径軸部１４が延びている。大径端部１３はニードル軸受１６を介して駆動ケーシング９に回転自在に支持され、小径軸部１４はボール軸受１８を介して駆動ケーシング９に回転自在に支持されている。更に、小径軸部１４にはボール軸受１８と大径端部１３との間にリップシール２０が取付けられ、このリップシール２０は小径軸部１４に相対的に摺接し、駆動ケーシング９内を気密に区画している。
【００１６】
駆動軸１２における小径軸部１４は駆動ケーシング９から突出し、その突出端に電磁クラッチ２２のドリブン側が取り付けられている。電磁クラッチ２２は、そのドライブ側に駆動プーリ２４を有し、駆動プーリ２４は軸受２６を介して駆動ケーシング９に回転自在に支持されている。駆動プーリ２４は車両のエンジン２７からの動力を受けて回転され、駆動プーリ２４の回転は、電磁クラッチ２２を介して駆動軸１２に断続的に伝達可能である。従って、エンジン２７の駆動中、電磁クラッチ２２がオン作動されれば、駆動軸１２は駆動プーリ２４とともに回転される。
【００１７】
一方、圧縮ケーシング１０は、図示しないけれども、その外周壁に吸入ポート及び吐出ポートが形成され、吸入ポート及び吐出ポートは、冷凍回路の蒸発器７又は凝縮器４に対して循環流路２により接続される。
圧縮ケーシング１０内にはスクロールユニット２８が収容され、スクロールユニット２８と駆動ケーシング９の内端壁との間には駆動室２９が形成されるとともに、スクロールユニット２８と圧縮ケーシング１０の外周壁との間には、圧縮ケーシング１０の吸入ポートと連通する吸入室３１が形成されている。スクロールユニット２８は可動スクロール３０及び固定スクロール３２を有し、これら可動及び固定スクロール３０，３２は、それぞれ基板３４と、この基板３４に一体に形成された渦巻き壁３６とから形成されている。
【００１８】
図１から明らかなように、可動及び固定スクロール３０，３２は、基板３４同士が互いに対向し、且つ、渦巻き壁３６同士が互いに噛み合うようにして配置されている。この配置では、各渦巻き壁３６の先端面が、他方の基板３４に対して摺接するとともに、渦巻き壁３６同士が互いに局所的に摺接し、これにより可動スクロール３０と固定スクロール３２との間に圧縮室３８が形成されている。この圧縮室３８内への冷媒の吸込工程及び冷媒の圧縮／吐出工程は、可動スクロール３０の旋回運動に伴い実行される。
【００１９】
上述した可動スクロール３０に旋回運動を付与するため、駆動室２９内には旋回ユニットが配置されている。より詳しくは、可動スクロール３０と駆動軸１２の大径端部１３とは、ニードル軸受４２、偏心ブッシュ４４及びクランクピン４６を介して互いに連結され、可動スクロール３０と駆動ケーシング９との間には、可動スクロール３０の自転を阻止するボール型の旋回スラストベアリング５０が配置されている。なお、図１中の参照符号５２はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５２は偏心ブッシュ４４に取付けられている。
【００２０】
一方、固定スクロール３２は圧縮ケーシング１０内にて複数の固定ボルト（図示しない）を介して固定され、固定スクロール３２と圧縮ケーシング１０の端壁１０ａとの間には、吐出室５８及びオイル室６０が仕切壁６２を介して上下に区画されている。更に、吐出室５８内には油分離室６４が区画されている。より詳しくは、図２に拡大して示したように、吐出室５８と油分離室６４との間は円筒状の区画壁（以下、周壁といい符号６６を付す）により区画され、周壁６６は仕切壁６２から圧縮ケーシング１０の外周壁に亘り端壁１０ａに沿って上下方向に延びている。つまり、仕切壁６２の一部により周壁６６の下端を閉じる底壁が形成されている。周壁６６内には、止輪６７を介して油分離管６８が同心上に固定され、油分離室６４は、油分離管６８の大径端６８ａよりも下方の周壁６６の領域によりその内側に形成されている。なお、周壁６６の上端はプラグ７０により閉塞されているが、プラグ７０と油分離管６８との間にて、周壁６６の内周面には吐出ポートに連なる横孔７２が開口している。
【００２１】
吐出室５８は、吐出弁７４を介して上流の圧縮室３８に連通する一方、周壁６６に形成された２つの導入孔７８を介して下流の油分離室６４に連通している。つまり、圧縮室３８は、吐出室５８及び油分離室６４を介して吐出ポートに繋がっている。なお、吐出弁７４は、固定スクロール３２に設けられた弁孔としての吐出孔７６と、吐出孔７６を開閉するリード弁体７９と、リード弁体７９の開度を規制するストッパプレート８０とを有する。
【００２２】
一方、油分離室６４は、底壁としての仕切壁６２に形成された連通孔８１を介してオイル室６０に連通している。より詳しくは、連通孔８１は、仕切壁６２を上下方向に貫通し、仕切壁６２の上面及び下面にてそれぞれ開口した開口端を有する。ここで、この圧縮機３では、油分離室６４の底壁の面積Ｓに対する連通孔８１の横断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）が１／９以上１以下の範囲にある。つまり、底壁の直径Ｄに対する連通孔８１の孔径ｄの比（ｄ／Ｄ）は、１／３以上１以下の範囲にある。そして、油分離室６４側の連通孔８１の開口端は、油分離室に向けて拡径された雌テーパ状をなし、更には、連通孔８１の開口縁が周壁６６の下端に連なり、油分離室６４の底壁の上面には平坦な領域がない。なお、連通孔８１の横断面積及び孔径が一定でない場合、連通孔８１の横断面積ｓ及び孔径ｄとは、連通孔８１において最も小径な部分での横断面積及び孔径をそれぞれ指すものとする。
【００２３】
再び図１を参照すると、オイル室６０は、油環流手段つまり固定スクロール３２の貫通孔８２に設けられたオリフィスフィルタ８３を介して駆動室２９に連通している。オリフィスフィルタ８３は、オリフィスチューブ８４と、オリフィスチューブ８４に外側から部分的に嵌合したスリーブ８６と、スリーブ８６に融着され、オイル室６０側のオリフィスチューブ８４の基端部を囲む円筒状のフィルタ材８８とからなる。オリフィスチューブ８４は例えば金属の中空円筒をその軸線方向に引き延ばして得られ、その内部を潤滑油のための極小径な内部流路（図示せず）が貫通しており、オイル室６０と駆動室２９との間は、フィルタ材８８及びオリフィスチューブ８４の内部流路を介して連通している。
【００２４】
上述したスクロール圧縮機３によれば、駆動軸１２の回転に伴い可動スクロール３０が旋回運動し、この際、可動スクロール３０の自転は旋回スラストベアリング５０により阻止された状態にある。可動スクロール３０の旋回運動は圧縮室３８を吐出孔７６に対して接離する方向に周期的に移動させ、これに伴い、圧縮室３８の容積が増減される。
この結果、吸入室３１から圧縮室３８内に冷媒が吸い込まれ、そして、吸い込まれた冷媒は圧縮室３８が吐出孔７６に向けて移動し、その容積が減少していく過程にて圧縮される。そして、圧縮室３８が吐出孔７６に達すると、圧縮室３８内の冷媒の圧力は吐出弁７４の締切圧に打ち勝って吐出弁７４を開き、圧縮冷媒が圧縮室３８から吐出孔７６を通じて吐出室５８内に吐出される。
【００２５】
そして、圧縮冷媒は、吐出室５８から導入孔７８を通じて油分離室６４に流入し、油分離管６８の回りに形成された環状の空間を旋回するように下方へ向かって流れる。この際、冷媒に含まれる霧状の潤滑油が遠心分離されて周壁６６の内周面に付着し、分離された潤滑油はその自重により下降し、連通孔８１を通じてオイル室６０へと流入する。
こうして潤滑油が分離された圧縮冷媒は、油分離管６８の下端から油分離管６８内に流入して上昇し、そして、吐出ポートを通じて凝縮器４に供給される。
【００２６】
一方、オイル室６０に貯えられた潤滑油は、駆動室２９とオイル室６０との間の圧力差を利用し、オリフィスフィルタ８３を通じて駆動室２９内に還流され、旋回ユニットを構成するニードル軸受４２等の各摺動部に供給される。つまり、フィルタ材８８を通過することによって濾過された潤滑油が、オリフィスチューブ８４を通して駆動室２９に供給される。
【００２７】
上述した圧縮機３では、油分離室６４の底壁の面積Ｓに対する連通孔８１の横断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）が１／９以上１以下の範囲にあり、従来のスクロール圧縮機における同比よりも大きいので、潤滑油が油分離室６４の底に滞留せず、油分離室６４からオイル室６０へと円滑に流出する。このため、分離された潤滑油が圧縮冷媒中に再び取り込まれ難く、油分離室６４からオイル室６０への潤滑油の流出量が増大し、オイル室６０における潤滑油の貯油量が増える。この結果として、オイル室６０における貯油量の不足が防止され、オイル室６０から駆動室２９に十分な潤滑油を供給することができ、圧縮機３での良好な潤滑状態が確保される。なお、油分離室６４の底壁の面積Ｓに対する連通孔８１の横断面積ｓの比（ｓ／Ｓ）は、１／４以上１以下の範囲にあるのが好ましく、底壁の直径Ｄに対する連通孔８１の孔径ｄの比（ｄ／Ｄ）は、１／２以上１以下の範囲にあるのが好ましい。
【００２８】
そして、圧縮機３を備える本実施例の車両用空調装置では、エンジン回転数の低下に伴い冷媒流量が少ない状態で圧縮機３が作動されても、オイル室６０から駆動室２９への潤滑油供給量が低下することはないので、圧縮機３での良好な潤滑状態が確保される。
なお、この圧縮機３では、面積比（ｓ／Ｓ）を１／９以上にしたことから、エンジン回転数が上昇するのに伴い、圧縮された作動流体の流圧によりオイル室６０に貯留された潤滑油の油面が波打ち、オリフィスフィルタ８３内に作動流体が流入することがある。この場合、オイル室６０から駆動室２９への供給量が低下するが、圧縮機３を流れる作動流体の流量自体が多いため、潤滑状態が悪化することはない。
【００２９】
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、一実施例では、油分離室６４の周壁６６の内周面は円筒状であったけれども、楕円筒状や角筒状であってもよい。ただし、一実施例のように周壁６６の内周面が円筒状であれば、作動流体が油分離管６８の回りで円滑且つ高速にて旋回し、潤滑油を効率的に遠心分離することができる。
【００３０】
そして、一実施例では、油分離室６４の周壁６６は上下方向に延びていたけれども、斜め方向に延びていてもよく、その場合、連通孔は油分離室の底にて開口していればよい。ただし、一実施例のように、油分離室６４の周壁６６が上下方向に延びていれば、分離された潤滑油がその自重により周壁６６を伝って円滑に下降する。このため、油分離室６４からオイル室６０への潤滑油の流出量が増大し、オイル室６０における潤滑油の貯油量を確実に増やすことができる。
【００３１】
また、一実施例では、連通孔８１の横断面形状が円形状であったけれども、特に限定されることはなく、楕円形状や矩形形状であってもよい。ただし、横断面形状が円形状の連通孔８１は、仕切壁６２に容易に形成することができる。
更に、一実施例では、油分離室６４側の連通孔８１の開口端が、油分離室６４に向けて拡径されたテーパ状をなしていたけれども、油分離室６４側の連通孔８１の開口端をテーパ状に形成しなくてもよい。ただし、一実施例のように連通孔８１の開口端がテーパ状をなしていれば、周壁６６を伝って下降した潤滑油が連通孔８１の開口端に円滑に流入するので、油分離室６４からオイル室６０への潤滑油の流出量が増大し、オイル室６０における潤滑油の貯油量を更に増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施例に係る車両用空調装置の冷凍回路の概略構成をスクロール圧縮機の縦断面図とともに示したである。
【図２】図１中、油分離室近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
３        スクロール圧縮機
８        ハウジング
２８        スクロールユニット
６０        オイル室
６４        油分離室
６８        油分離管
８１        連通孔
Ｓ        油分離室の底面積
ｓ        連通孔の断面積
【図１】
2006214288.tif 000003
【図２】
2006214288.tif 000004