(57)【要約】【課題】  油分離室での潤滑油の分離能力が簡単な構成にて向上し、良好な潤滑状態が確保されるスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】  スクロール圧縮機は、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４０から吐出ポートに亘る作動流体の吐出経路中に設けられ、作動流体の流入口及び流出口を有する油分離室９０と、油分離室９０内に設けられ、油分離室に開口した一端及び前記流出口に接続された他端を有する油分離管９４と、油分離室９０の内周面と油分離管９４の外周面との間に前記流入口から油分離管９４の一端に亘って区画され、油分離室９０内に流入した作動流体を油分離管９４の周りに螺旋状に流動させて作動流体から潤滑油を遠心分離するための分離流路とを含む。分離流路は、その上流端と下流端との間に流路断面積が絞られた絞り９６を有する。【選択図】  図２
2006207544.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、
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吐出経路中に設けられ、前記作動流体の流入口及び流出口を有する油分離室と、
前記油分離室内に設けられ、前記油分離室に開口した一端及び前記流出口に接続された他端を有する油分離管と、
前記油分離室の内周面と前記油分離管の外周面との間に前記流入口から前記油分離管の一端に亘って区画され、前記油分離室内に流入した前記作動流体を前記油分離管の周りに螺旋状に流動させて前記作動流体から前記潤滑油を遠心分離するための分離流路と
を含み、
前記分離流路は、その上流端と下流端との間に流路断面積が絞られた絞りを有することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記絞りは、前記分離流路の前記下流端に設けられてい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】
前記油分離管の前記内周面及び前記油分離管の外周面の少なくとも一方は前記絞りを得るために、前記分離流路の前記上流端から下流端に亘って形成されたテーパ面を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール圧縮機。
【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、油分離室での潤滑油の分離能力が高いほど好ましい。
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、油分離室での潤滑油の分離能力が簡単な構成にて向上し、良好な潤滑状態が確保されるスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、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吐出経路中に設けられ、前記作動流体の流入口及び流出口を有する油分離室と、前記油分離室内に設けられ、前記油分離室に開口した一端及び前記流出口に接続された他端を有する油分離管と、前記油分離室の内周面と前記油分離管の外周面との間に前記流入口から前記油分離管の一端に亘って区画され、前記油分離室内に流入した前記作動流体を前記油分離管の周りに螺旋状に流動させて前記作動流体から前記潤滑油を遠心分離するための分離流路とを含み、前記分離流路は、その上流端と下流端との間に流路断面積が絞られた絞りを有することを特徴とするスクロール圧縮機が提供される（請求項１）。
【０００６】
本発明のスクロール圧縮機によれば、分離流路の絞りでは流路断面積が絞られているので、潤滑油を含む作動流体は、絞りを流れるときに加速される。作動流体の加速は、遠心分離に利用される遠心力、つまり螺旋状に流れる作動流体及び潤滑油に加わる遠心力の増大をもたらす。このため絞りでは作動流体から潤滑油が遠心分離され易く、その結果として油分離室での潤滑油の分離能力が向上する。
【０００７】
好適な態様として、前記絞りは、前記分離流路の前記下流端に設けられている（請求項２）。作動流体に含まれる潤滑油量は、潤滑油が遠心分離されることにより作動流体が分離流路の下流端に近付くに連れて減少する。このため、下流端では作動流体に含まれる潤滑油量が少なく、作動流体からの潤滑油の遠心分離が困難になる。しかしながら、この場合、下流端に設けられた絞りにより作動流体が加速されて遠心力が増大し、下流端であっても作動流体から潤滑油が遠心分離されるので、油分離室での潤滑油の分離能力が一層向上する。
【０００８】
好適な態様として、前記油分離管の前記内周面及び前記油分離管の外周面の少なくとも一方は前記絞りを得るために、前記分離流路の前記上流端から下流端に亘って形成されたテーパ面を含む（請求項３）。この場合、分離流路にて作動流体から分離され、前記油分離管の内周面及び油分離管の外周面に付着した潤滑油が、テーパ面に沿って円滑に流動し、油分離室から速やかに排出される。
【発明の効果】
【０００９】
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、油分離室の分離流路に絞りを設けたことで油分離室での潤滑油の分離能力が向上するため、駆動室に還流される潤滑油が十分に確保され、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によれば、分離流路の下流端に絞りを設けたことで、潤滑油の分離能力が一層向上する。
【００１０】
また、請求項３のスクロール圧縮機では、油分離室から分離された潤滑油が速やかに排出されるので、駆動室に還流される潤滑油が確実に確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は車両用空調装置の冷凍回路に適用された一実施例のスクロール圧縮機を示す。
スクロール圧縮機は、冷媒が循環する冷凍回路の循環流路２に配置され、冷媒の循環方向でみて循環流路２における圧縮機の下流には、凝縮器４、レシーバ６、膨張弁８及び蒸発器１０が順次配置されている。圧縮機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。
【００１２】
スクロール圧縮機はハウジング１２を備え、このハウジング１２は駆動ケーシング１４及び圧縮ケーシング１６からなる。これら駆動及び圧縮ケーシング１４，１６は複数の連結ボルト１８により相互に連結されている。なお、この圧縮機は、後述するように潤滑油が圧縮ケーシング１６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。
【００１３】
駆動ケーシング１４内には駆動軸２０が配置され、この駆動軸２０は圧縮ケーシング１６側に大径端部２２を有し、この大径端部２２から小径軸部２４が延びている。大径端部２２はニードル軸受２６を介して駆動ケーシング１４に回転自在に支持され、小径軸部２４はボール軸受２８を介して駆動ケーシング１４に回転自在に支持されている。更に、小径軸部２４にはボール軸受２８と大径端部２２との間にリップシール３０が取付けられ、このリップシール３０は小径軸部２４に相対的に摺接し、駆動ケーシング１４内を気密に区画している。
【００１４】
駆動軸２０における小径軸部２４は駆動ケーシング１４から突出し、その突出端に電磁クラッチ３２のドリブン側が取り付けられている。電磁クラッチ３２は、そのドライブ側に駆動プーリ３４を有し、駆動プーリ３４は軸受３６を介して駆動ケーシング１４に回転自在に支持されている。駆動プーリ３４は車両のエンジン３８からの動力を受けて回転され、駆動プーリ３４の回転は、電磁クラッチ３２を介して駆動軸２０に断続的に伝達可能である。従って、エンジン３８の駆動中、電磁クラッチ３２がオン作動されれば、駆動軸２０は駆動プーリ３４とともに回転される。
【００１５】
一方、圧縮ケーシング１６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１０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１６内にはスクロールユニット４０が収容され、スクロールユニット４０と駆動ケーシング１４の内端壁との間には駆動室４２が形成されるとともに、スクロールユニット４０と圧縮ケーシング１６の外周壁との間には、圧縮ケーシング１６の吸入ポートと連通する吸入室４４が形成されている。なお、駆動室４２と吸入室４４との間は互いに連通している。
【００１６】
スクロールユニット４０は可動スクロール４６及び固定スクロール４８を有し、これら可動及び固定スクロール４６，４８は、それぞれ基板５０と、この基板５０に一体に形成された渦巻き壁５２とから形成されている。
図１から明らかなように、可動及び固定スクロール４６，４８は、基板５０同士が互いに対向し、且つ、渦巻き壁５２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５２の先端面が、他方の基板５０に対して摺接するとともに、渦巻き壁５２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４６と固定スクロール４８との間に圧縮室５４が形成されている。この圧縮室５４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４６の旋回運動に伴い実行される。
【００１７】
上述した可動スクロール４６に旋回運動を付与するため、駆動室４２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４６と駆動軸２０の大径端部２２とは、ニードル軸受５６、偏心ブッシュ５８及びクランクピン６０を介して互いに連結され、可動スクロール４６と駆動ケーシング１４との間には、可動スクロール４６の自転を阻止するボール型の旋回スラストベアリング６２が配置されている。なお、図１中の参照符号６４はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト６４は偏心ブッシュ５８に取付けられている。
【００１８】
一方、固定スクロール４８は圧縮ケーシング１６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４８と圧縮ケーシング１６の端壁１６ａとの間には、吐出室６６及びオイル室６８が仕切壁７０を介して上下に区画されている。
オイル室６８は、油還流手段つまり固定スクロール４８の貫通孔７２に設けられたオリフィスフィルタ７４を介して駆動室４２に連通している。オリフィスフィルタ７４は、オリフィスチューブ７６と、オリフィスチューブ７６に外側から部分的に嵌合したスリーブ７８と、スリーブ７８に融着され、オイル室６８側のオリフィスチューブ７６の基端部を囲む円筒状のフィルタ材８０とからなる。オリフィスチューブ７６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６８と駆動室４２との間は、フィルタ材８０及びオリフィスチューブ７６の内部流路を介して連通している。
【００１９】
一方、吐出室６６は、吐出弁８２を介して上流の圧縮室５４に連通し、吐出弁８２は、固定スクロール４８に設けられた弁孔としての吐出孔８４と、吐出孔８４を開閉するリード弁体８６と、リード弁体８６の開度を規制するストッパプレート８８とを有する。
また、吐出室６６内には油分離室９０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６６と油分離室９０との間は円筒状の区画壁（以下、周壁といい符号９２を付す）により区画され、周壁９２は仕切壁７０から圧縮ケーシング１６の外周壁に亘り端壁１６ａに沿って上下方向に延びている。周壁９２内には、油分離管９４が同心上に配置され、油分離管９４は、圧入により周壁９２の内周面に嵌合した大径筒部９４ａと、大径筒部９４ａから仕切壁７０に向けて下方に延びる小径筒部９４ｂとからなる。油分離室９０は、油分離管９４の大径筒部９４ａから仕切壁７０に亘る周壁９２の領域によりその内側に形成されているが、この圧縮機では、当該領域における周壁９２の内周面が、大径筒部９４ａから仕切壁７０に向かうに連れて縮径するテーパ面９２ａとして形成されている。このため、油分離管９４の小径筒部９４ｂの外周面と周壁９２の内周面との距離は、小径筒部９４ｂの上端から下端に向かうに連れて縮小され、小径筒部９４ｂの下端で最小になっている。従って、小径筒部９４ｂの下端とテーパ面９２ａとの間には絞り９６が形成されている。なお、周壁９２は、圧縮ケーシング１６を例えばアルミダイキャストにより成形するときに一体に成形され、テーパ面９２ａは鋳造肌よりなる。
【００２０】
周壁９２からの油分離管９４の抜けは止輪９８により防止され、周壁９２の上端はプラグ１００により閉塞されているが、プラグ１００と油分離管９４との間にて、周壁９２の内周面には吐出ポートに連なる横孔１０２が開口している。つまり、油分離室９０は、油分離管９４の内部を通じて下流の吐出ポートに連通し、小径筒部９４ｂの上端は、その内側に油分離室９０の流出口を形成している。
【００２１】
油分離室９０とその上流の吐出室６６との間は、周壁９２に上下に並べて設けられた２つの導入孔１０４を介して互いに連通している。これら導入孔１０４は、上下方向でみて油分離管９４の小径筒部９４ｂの上端近傍に位置し、油分離室９０の上部にて周壁９２のテーパ面９２ａに開口し、油分離室９０の流入口をなす開口端を有する。また、これら導入孔１０４は周壁９２をその接線方向に貫通し、油分離室９０側の導入孔１０４の開口端は、油分離管９４の小径筒部９４ｂの正面ではなく、小径筒部９４ｂの側方と周壁９２の内周面との間を臨むように開口している。
【００２２】
また、油分離室９０とオイル室６８との間は、油分離室９０の底壁としての仕切壁７０に形成された連通孔１０６を介してオイル室６８に連通している。より詳しくは、連通孔１０６は、仕切壁７０を上下方向に貫通し、仕切壁７０の上面及び下面にて開口した開口端を有する。そして、油分離室９０側の連通孔１０６の開口端から、周壁９２のテーパ面９２ａが連続的に立ち上がっている。
【００２３】
上述したスクロール圧縮機によれば、駆動軸２０の回転に伴い可動スクロール４６が旋回運動し、この際、可動スクロール４６の自転は旋回スラストベアリング６２により阻止された状態にある。可動スクロール４６の旋回運動は圧縮室５４を吐出孔８４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５４の容積が増減される。
この結果、吸入室４４から圧縮室５４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５４が吐出孔８４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５４が吐出孔８４に達すると、圧縮室５４内の冷媒の圧力は吐出弁８２の締切圧に打ち勝って吐出弁８２を開き、圧縮冷媒が圧縮室５４から吐出孔８４を通じて吐出室６６内に吐出される。
【００２４】
そして、圧縮冷媒は、吐出室６６から導入孔１０４を通じて油分離室９０に流入し、油分離管９４の小径筒部９４ｂの回りを旋回しながら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９２の内面に付着し、分離された潤滑油はその自重により下降し、連通孔１０６を通じてオイル室６８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９４の下端から油分離管９４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。
【００２５】
一方、オイル室６８に貯えられた潤滑油は、駆動室４２とオイル室６８との間の圧力差を利用し、オリフィスフィルタ７４を通じて駆動室４２内に還流され、旋回ユニットを構成するニードル軸受５６等の各摺動部に供給される。つまり、フィルタ材８０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７６を通して駆動室４２に供給される。
【００２６】
ここで、上述した圧縮機では、油分離管９４の小径筒部９４ｂの外周面と周壁９２の内周面との間に、作動流体を螺旋状に流動させて作動流体から潤滑油を遠心分離する分離流路が区画されているが、分離流路には絞り９６が形成されている。絞り９６は、分離流路の流路断面積を絞っているので、潤滑油を含む作動流体は、絞り９６を流れるときに加速される。作動流体の加速は、遠心分離に利用される遠心力、つまり螺旋状に流れる作動流体及び潤滑油に加わる遠心力の増大をもたらす。このため絞り９６では作動流体から潤滑油が遠心分離され易く、その結果として、油分離室９０での潤滑油の分離能力が向上する。
【００２７】
そして、上述した圧縮機を備える車両用空調装置の冷凍回路は、循環流路２を流れる潤滑油量が少ないので、良好な冷凍能力を有する。
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、絞り９６は分離流路の下流端に設けられていたけれども、分離流路の上流端と下流端との間のいずれかの流域、つまり油分離管９４の小径筒部９４ｂの上端と下端との間に設ければよい。ただし、一実施例のように、絞り９６は分離流路の下流端に設けるのが好ましい。理由は以下の通りである。作動流体に含まれる潤滑油量は、潤滑油が遠心分離されることにより作動流体が分離流路の下流端に近付くに連れて減少する。このため、分離流路の下流端では作動流体に含まれる潤滑油量が少なく、作動流体からの潤滑油の遠心分離が困難になる。しかしながら、絞り９６を分離流路の下流端に設けた場合、作動流体に含まれる潤滑油量が少なくても、絞り９６により作動流体が加速されることで作動流体から潤滑油が更に遠心分離され、油分離室での潤滑油の分離能力が一層向上する。
【００２８】
また、一実施例では、分離流路の流路断面積は絞り９６に向けて連続的に減少しているけれども、絞りにて流路断面積を不連続に減少させてもよい。つまり、周壁９２の内周面に段差を設けて絞りを形成してもよい。ただし、周壁９２の内周面に付着した潤滑油を円滑に下降させるため、一実施例のように、テーパ面９２ａにより流路断面積を連続的に減少させるのが好ましい。
【００２９】
更に、一実施例では、直管状の小径筒部９４ｂを有する油分離管９４を用い、且つ、周壁９２の内周面にテーパ面９２ａを形成することで、分離流路の外径を縮径して絞り９６を形成したけれども、図３に示したように、内径が一定の周壁９２内に、上端から下端に向けて外径が拡径された小径筒部１０８ｂを有した油分離管１０８を適用し、分離流路の内径を拡径することにより分離流路に絞り９６を形成してもよい。この場合も、何らかの原因により油分離管１０８の小径筒部１０８ｂの外周面に潤滑油が付着したときに、潤滑油を円滑に下降させるため、小径筒部１０８ｂの外周面をテーパ面として形成するのが好ましい。ただし、一実施例のように、絞り９６は分離流路の外径を縮径して形成するのが好ましい。理由は以下の通りである。分離流路における作動流体の旋回半径は、分離流路の外径により規定されるので、分離流路の外径を縮径して絞り９６を形成すれば、分離流路における作動流体の旋回半径は絞り９６にて減少される。絞り９６にて作動流体の旋回半径が減少すると、作動流体及び潤滑油に加わる遠心力が増大し、作動流体から潤滑油が一層分離され易くなる。
【００３０】
また更に、一実施例では、周壁９２のテーパ面９２ａは鋳造肌により形成されていたけれども、切削加工等の加工肌により形成されていてもよい。ただし、テーパ面９２ａは鋳造肌により形成されているのが好ましい。鋳造肌は適度な表面粗さを有し、潤滑油が付着し易いため、潤滑油の分離能力が向上するからである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】車両用空調装置の冷凍回路に適用した一実施例のスクロール圧縮機の縦断面図ある。
【図２】図１中、油分離室近傍の拡大図である。
【図３】変形例の油分離室近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１２        ハウジング
１６        圧縮ケーシング
４０        スクロールユニット
４６        可動スクロール
４８        固定スクロール
５４        圧縮室
８２        吐出弁
９０        油分離室
９２        周壁
９２ａ      テーパ面
９４        油分離管
９４ａ      大径筒部
９４ｂ      小径筒部
９６        絞り
【図１】
2006207544.tif 000003
【図２】
2006207544.tif 000004
【図３】
2006207544.tif 000005