(57)【要約】【課題】本発明は、圧縮機を車載用として使用した場合であって、車両が傾斜しそれに伴って圧縮機が傾斜したときでも、圧縮機構部及び軸受に給油を確保できる横置型密閉式圧縮機を提供することを目的とする。また、家庭用空気調和機や業務用冷凍・冷蔵機等に、傾斜して設置されたような場合であっても、圧縮機構部及び軸受に給油を確保できる横置型密閉式圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】電動機部と給油パイプの吸い込み端部との間に配設された第１の仕切板に加え、電動機部と圧縮機構部との間に配設された第２の仕切板を備え、第２の仕切板は横型密閉式圧縮機の当該上方に絞りを有するとともに、当該下方に電動機部と圧縮機構部とを連通する下部油通路を有し、絞りは第１の仕切板の絞りよりも緩く、下部油通路は第１の仕切板の油通路よりも高い位置に開口しているように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧給油によって圧縮機構部に油を供給するための給油パイプと、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、前記電動機部と前記給油パイプの吸い込み端部との間に配設され、絞りと油通路を有する第１の仕切板と、を備えた横型密閉式圧縮機において、
前記電動機部と前記圧縮機構部との間に配設された第２の仕切板を備え、
前記第２の仕切板は前記横型密閉式圧縮機の当該上方に絞りを有するとともに、当該下方に前記電動機部と前記圧縮機構部とを連通する下部油通路を有し、
前記絞りは前記第１の仕切板の絞りよりも緩く、前記下部油通路は前記第１の仕切板の油通路よりも高い位置に開口している横型密閉式圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧縮機に外力がかからず、水平に置かれた状態で運転されている場合には、前記第２の仕切板を挟んで油面の高さが同一であることを特徴とする横型密閉式圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２の仕切板の下部油通路は中心に行くほど横方向の長さが減少する扇形のような形状としたことを特徴とする横型密閉式圧縮機。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２の仕切板の下部油通路の開口面積は、前記第１の仕切板の油通路の開口面積よりも大きいことを特徴とする横型密閉式圧縮機。
【請求項５】
請求項１において、
前記第１の仕切板の絞りよりも、前記第２の仕切板の絞りの方が、面積が大きいことを特徴とする横型密閉式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横置きの密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止を目的とした二酸化炭素排出量の規制や有害物質の排出量削減が叫ばれている。この命題を実現するため、自動車においては低公害な燃料電池を電源とする電気自動車の開発が盛んに行われ実用化されつつある。一方で、現時点での技術でも即実現可能なものとしてアイドルストップ車が市場に投入されつつある。
【０００３】
ところで、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車の場合、空気調和機や冷凍・冷蔵機に使用される冷凍サイクル中の圧縮機は開放型の圧縮機が用いられている。この種圧縮機は、車両駆動用のエンジンを駆動源としているため自動車が停止していたとしても、エンジンがアイドリング状態であれば圧縮機は駆動される。つまり、エンジンが回転していれば何らの支障もなく車内に対して空気調和や冷凍・冷蔵を行うことができる。
【０００４】
しかしながら、アイドルストップ車は車両が停止するとエンジンを停止させてしまうので、停止中は車内に対して空気調和や冷凍・冷蔵できないという不具合がある。また、電気自動車には、駆動源としてのエンジンが搭載されておらず、代わりにモータが搭載されている。仮にこのモータに圧縮機を連結して駆動させたとしても、上記同様車両停止中は圧縮機駆動源がなくなるので、車内に対して空気調和や冷凍・冷蔵を行うことができないという問題がある。
【０００５】
この問題を解決するため、密閉チャンバ内に電動機を搭載し、これを駆動源として圧縮機構部を動作させる所謂電動圧縮機とすることが考えられている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、自動車用空気調和機や冷凍・冷蔵機の圧縮機として横型電動圧縮機を採用し、圧縮機構部を効率のよいスクロール圧縮機，ロータリ圧縮機とすることが記載されている。
【０００６】
また、この特許文献１には問題点として、自動車の、急停車・急発進など急な加減速時，カーブ走行時やターン時、あるいは上り坂や下り坂の走行時、傾斜地での駐停車時が挙げられている。密閉型電動圧縮機は、開閉型の潤滑油に比べて粘度の低い潤滑油が用いられており、家庭用空気調和機や業務用冷凍・冷蔵機では水平になるように設置されているので何らの問題となることはなかった。しかし、自動車用にこの密閉型電動圧縮機を用いた場合、自動車の走行状態や駐車状態によっては、潤滑油が移動し、軸受などの潤滑環境が悪化する場合がある。この問題を解決するため、特許文献１に於いては、密閉型電動圧縮機の、主軸受及び副軸受を転がり軸受とし、これらの軸受への給油を給油ポンプにより強制的に行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−４４２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術の横型圧縮機においては、そのチャンバ内において圧縮機構部は、電動機部を介して反対側の下部に給油パイプ先端部を有しているので、圧縮機構部が低くなる方向に圧縮機が傾いた場合、潤滑油が容器の圧縮機構部側に偏ってしまう。このため、給油パイプの先端部側には油が少なくなり、給油パイプの先端部の油面上方に露出して潤滑油の供給が不十分となる虞があった。極端な場合を想像すると、不十分を通り越して供給が途絶えることにもなり得る。もし、そうなると、シャフトや軸受が摩耗や焼き付きを起こすことになる。また、特許文献１では、軸受にボールベアリングを用いているため、すべり軸受と比較して製造に手間がかかり、コストが高いという問題があった。
【０００９】
本発明は、圧縮機を車載用として使用した場合であって、車両が傾斜しそれに伴って圧縮機が傾斜したときでも、圧縮機構部及び軸受に給油を確保できる横置型密閉式圧縮機を提供することを目的とする。また、家庭用空気調和機や業務用冷凍・冷蔵機等に、傾斜して設置されたような場合であっても、圧縮機構部及び軸受に給油を確保できる横置型密閉式圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明は、
差圧給油によって圧縮機構部に油を供給するための給油パイプと、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、前記電動機部と前記給油パイプの吸い込み端部との間に配設され、絞りと油通路を有する第１の仕切板と、を備えた横型密閉式圧縮機において、
前記電動機部と前記圧縮機構部との間に配設された第２の仕切板を備え、
前記第２の仕切板は前記横型密閉式圧縮機の当該上方に絞りを有するとともに、当該下方に前記電動機部と前記圧縮機構部とを連通する下部油通路を有し、
前記絞りは前記第１の仕切板の絞りよりも緩く、前記下部油通路は前記第１の仕切板の油通路よりも高い位置に開口しているように構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧縮機が傾斜した場合であっても、圧縮機構部及び軸受に給油を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】仕切板１枚で密閉容器が傾いた場合のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図５】仕切板２枚で密閉容器が傾いた場合のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図６】第２の仕切板位置をフタチャンバと圧縮機構部の間に置いた場合のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
先ず、本発明に係る横置型密閉式圧縮機であるスクロール圧縮機の一般的な全体構成と機能を図１を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。図１に示すスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、圧縮機構部１０１及び電動機部１０２が収納されている。
【００１６】
圧縮機構部１０１は、固定スクロール２，旋回スクロール３，フレーム４，クランク軸５，オルダムリング６を主要構成要素としている。固定スクロール２の吸込口には外部サイクルに接続する吸込みパイプ７が圧入されている。
【００１７】
電動機部１０２は、固定子８及び回転子９からなり、固定子８は密閉容器１に焼嵌めなどにより固定されており、回転子９はクランク軸５に圧入などにより嵌着されている。
【００１８】
フレーム４の外周部は密閉容器１に固定されており、クランク軸５の回転を受ける主軸受４ａを具備している。主軸受４ａはすべり軸受である。クランク軸５の偏心部には旋回スクロール３が回転自在に取付けられ、旋回スクロール３に設けられたオルダムリング用の溝ａ（図示せず）とフレーム４に設けられたオルダムリング用の溝ｂ（図示せず）にはオルダムリング６が摺動自在に装備され、旋回スクロール３の公転を可能としながら自転を防止している。
【００１９】
旋回スクロール３と噛み合って圧縮室を形成する固定スクロール２は、ボルト１０によりフレーム４と締結されている。クランク軸５の偏心部と反対側の軸端部は副軸受１１で支えられており、副軸受１１は密閉容器１に固定された第１の仕切板１２に取付けられている。
【００２０】
このような圧縮機の一般的な作用を説明する。回転子９は固定子８から回転力を受けて回転し、回転子９に嵌着されたクランク軸５も回転する。旋回スクロール３は、クランク軸５の回転とオルダムリング６の作用により、自転することなく偏心回転（公転）する。旋回スクロール３の公転により、吸込みパイプ７を通して固定スクロール２の吸込み口から吸い込まれた冷媒ガスは、圧縮室で徐々に圧縮され、吐出孔２ａから密閉容器１の中に放出される。
【００２１】
放出された冷媒ガスは、固定スクロール２の外周に設けられたガス流通溝（図示せず）とフレーム４の外周に設けられたガス流通溝（図示せず）を通り、電動機部１０２の固定子８に達する。固定子８に達した冷媒は、ステータ外周溝（図示せず）を通って固定子８を冷却し、この時冷媒に含まれる潤滑油の多くは分離されて電動機部１０２の下方、ケース１の底面付近に落下する。
【００２２】
図１の１７は、ケース底面に溜まった潤滑油を示している。横型圧縮機であるので、クランク軸５の側面に対向するケース１内面が底部（図１の下側）となり、ここに各摺動部を潤滑する潤滑油が貯油される。固定子８を通過した冷媒ガスは第１の仕切板１２の上の方に設けられたガス流路１２ａで絞られて、第１の仕切板１２の右側の潤滑油貯溜空間（貯油室）１８を通って吐出パイプ１４の冷媒吐出口より吐出される。この冷媒吐出口は潤滑油貯留空間に形成される。
【００２３】
次に、シャフトや軸受への潤滑油の供給について説明する。クランク軸５の軸方向には穴５ａが貫通されており、クランク軸５が主軸受４ａで支持される部分に、この穴５ａと連通する径方向の穴５ｂが設けられている。副軸受１１で受ける部分には同様に５ｃが設けられている。
【００２４】
給油パイプ１３の給油口である開口は貯油室１７内に配置され、かつケース１の底部（図１の下側）に面するように開口が施され、そしてこの開口はなるべく底部に近い位置に設けられている。貯油室１７に貯溜された潤滑油は、給油パイプ１３から、クランク軸５の穴５ａを通り、穴５ｃから副軸受１１に、穴５ｂから主軸受４ａに供給される。更に潤滑油は穴５ａを通ってクランク軸５の端面に達し、そこから旋回軸受３ａに供給される。この潤滑油の流れの駆動力は貯油室１７の高圧力と背圧室１６の中間圧力との差圧である。なお、背圧室１６とは、大雑把に言えば旋回スクロール３とフレーム４とで挟まれた空間である。背圧室１６の圧力（背圧と称する）は、背圧制御弁（図示せず）によって吐出圧力と吸込圧力の中間の圧力に制御され、旋回スクロール３は当該背圧によって固定スクロール２に押し付けられている。
【００２５】
次に、第１の仕切板１２が油面高さに及ぼす影響を図１に合わせて、図２を参照して説明する。図２に示すように第１の仕切板１２は、上部ガス通路１２ａ，下部油通路１２ｂを備え、電動機部１０２と給油パイプ１３との間に設けられている。上部ガス通路１２ａは回転子９の回転中心より上方部に設け、下部油通路１２ｂは回転子９の外周部に相当する位置より下方、つまり、固定子８に対応する部分に設けられている。また第１の仕切板１２の上部ガス通路１２ａは絞りになっており、ガス冷媒が通過することにより電動機部１０２側と貯油部１０３側とで差圧が生じ、第１の仕切板１２の連通孔である上部ガス通路１２ａの圧力損失分に相当する油面差を生じる。
【００２６】
第１の仕切板１２の連通孔である上部ガス通路１２ａの圧力損失の程度は、連通孔の面積，吐出圧力と吸込圧力との比，冷媒ガスの循環量等によって定まる。これにより、貯油部１０３の油面を高くすることができる。また、上部ガス通路１２ｂの面積及び油量を調整し、油面２０ｂと油面２０ｃとの油面差をつけることにより、電動機部１０２の下部に溜まる潤滑油の油面２０ｂを回転子９よりも低くできるので、潤滑油の攪拌による性能低下は起こらない。また、下部油通路１２ｂを回転子９の外周部に相当する位置より下方に設け、冷媒ガスが下部油通路１２ｂを給油パイプ１３のある空間に漏れ出ないようにしている。
【００２７】
但し、第１の仕切板１２のみでは以下のような課題があった。圧縮機構部１０１側が貯油部１０３側より低くなるように圧縮機が傾斜した場合は重力により圧縮機構部１０１側に油が溜まり、あるいは加減速時やカーブ走行時など走行状態によっては慣性力により圧縮機構部１０１側に油が溜まり、貯油部１０３の油面が低下するため、従来の油面差では給油パイプ１３側の油面が低下する問題があった。また、圧縮機構部１０１側の油面が上昇し過ぎると油面がハーメ部２１に達する虞があった。もしそうなると絶縁性を低下させる可能性がある（図４）。これを解消するために、第１の仕切板１２の上部ガス通路１２ａを減少して、圧縮機構部１０１側と貯油部１０３側の油面差を付ける方法がある。しかし、この方法では、通常の圧縮機を水平に置いた状態で使用する際に、貯油部１０３側の油面が上昇し過ぎてしまい、吐出パイプ１４まで上昇するとサイクルへの油吐出量が増加するという問題が発生する。
【００２８】
そこで、取付け状態が如何なる状態であれ、圧縮機の傾斜や自動車の加減速等に拘わらず、本実施例に係る給油パイプ１３の開口が潤滑油内にあるようにするための機構について図１に合わせて、図３、及び図５を参照して説明する。
【００２９】
その機構は、図１及び図３に示すように、更に第２の仕切板１５を設けることである。これは圧縮機構部１０１と電動機部１０２との間に設けられ、圧縮機構部１０１と電動機部１０２との間に油面差をつけることが可能となる。第２の仕切板１５の上部ガス通路１５ａは、第１の仕切板１２の上部ガス通路１２ａよりも緩い絞りであり、例えば、面積が上部ガス通路１２ａよりも大きく設定されている。
【００３０】
また、第２の仕切板１５の下部油通路１５ｂは、回転子９の外周部に相当する位置より下方に設けられている。下部油通路１５ｂの開口面積は、第１の仕切板１２の下部油通路１２ｂより、全体として大きい面積に設定されており、下部油通路１５ｂは下部油通路１２ｂよりも高い位置にまで開口している。つまり、下部油通路１５ｂは下部油通路１２ｂよりも高い位置（クランク軸５寄り）に開口していると言える。図３（ａ），（ｂ）における破線は、図２の下部油通路１２ｂの開口の上端の辺に対応する。従って、この下部油通路１５ｂは、圧縮機が水平に置かれている場合は、油通路としての役割だけでなく、ガス通路としての役割も果たしている（図１）。
【００３１】
また、圧縮機内部の油量としては、圧縮機の運転停止時に油面がチャンバ径の約１／３にある場合を想定し、圧縮機の傾斜は５度以上傾いた場合に、圧縮機構部１０１と電動機部１０２との間で油面差が付くように第２の仕切板の上部ガス通路１５ａ及び下部油通路１５ｂの面積及び高さを調整する。
【００３２】
図１では油面２０ａと油面２０ｂとは同じ高さになっている。下部油通路１５ｂが塞がっていないからである。つまり、圧縮機に外力がかからず、水平に置かれた状態で運転されている場合には、第２の仕切板を挟んで油面の高さが同一ということである。この時点では、従来のような仕切板１枚の圧縮機と同様である。
【００３３】
そして、圧縮機が圧縮機構部を下方に傾斜する等して圧縮機構部１０１の油量が増加した場合において下部油通路１５ｂが全て油により塞がれたときに、冷媒ガスは上部ガス通路１５ａのみを通過することとなり、絞りによって流体損失が増加する。こうして、圧縮機構部１０１と電動機部１０２との間の差圧が付き、圧縮機構部１０１と電動機部１０２との間で油面差が増大する。従って、圧縮機構部１０１，電動機部１０２，潤滑油貯留空間部１０３で３段階の油面を形成することができる。
【００３４】
下部油通路１５ｂは図３（ｂ）に示すように、中心に行くほど（図３（ｂ）では上に行くほど）横方向の長さが減少する扇形のような形状になっている。つまり、油面が増加して、図３（ｂ）において中心に向かって上に行くほどガス通路面積が減少する構成を採用している。このように少しでも、圧縮機構部１０１と電動機部１０２との油面差がつきやすいように構成されている。
【００３５】
以上のように、仕切板を２枚挿入し、下部油通路１５ｂが塞がった場合には、貯油部１０３内の圧力が電動機部１０２内の圧力より低圧に保たれ、更に電動機部１０２内の圧力は圧縮機部１０１内の圧力より低圧に保たれ、ケース内の油面を３段階に調節できる。油面高さは圧縮機構部１０１で２０ａ、電動機部で２０ｂ、給油パイプ部で２０ｃのように順に高く調整可能である。これにより、圧縮機が傾斜等した場合でも、圧縮機構部１０１側に油面が偏ることを抑制し、貯油部１０３の油面を増加できる。油面を３段階に適正に調整するためには、前記の如く、仕切板１２，１５の上部ガス通路を適正に調整し、第２の仕切板１５の上部ガス通路１５ａは、第１の仕切板１２の上部ガス通路１２ａよりも緩い絞りにする必要がある。また、圧縮機構部１０１側の油面を低下させることにより、油面とハーメ部２１の距離を確保することができる（図５）。
【００３６】
また、本実施形態ではガス流路１５ａおよび下部油通路１５ｂを一ヶ所ずつ設けるとしたが、それぞれ複数箇所設けてもよい。
【００３７】
以上、本実施形態によれば、仕切板を２枚挿入することにより、ケース内の油面を３段階に調節でき、圧縮機が傾斜した場合でも、圧縮機構部１０１に油が貯留されることを抑制し、貯油室１８に十分な潤滑油が補給される。つまり、給油パイプ１３部分にも油面を確保し、軸受に確実に給油可能である。以上により、給油パイプ１３からクランク軸５，軸受（４ａ，１１）等に十分な潤滑油が供給され、高い信頼性が保証される。
【００３８】
なお、この圧縮機を車載用に用いた場合だけでなく、家庭用や業務用の空気調和機等に用いた場合にも、取付け状態等によっては同様の効果を享受することができる。
【００３９】
また、潤滑油のクランク軸，軸受等への給油は差圧を利用して行われているので、給油ポンプ等が不要であり、構造が簡単で、信頼性が高く、コストを低くできる。
【００４０】
次に、第２の実施例を図６を参照して説明する。図６は、第２の仕切板１５を、圧縮機構部１０１とフタチャンバ２２の間に設置した場合のスクロール圧縮機の縦断面図である。本実施例では吐出ガスをフタチャンバ２２と第２の仕切板１５との間に吐出させるため、固定スクロール２の吐出口２ａに吐出しパイプ２３を設置している。吐出ガスは第２の仕切板１５の上部ガス通路１５ａを通ることにより圧力が低下する。これにより、スクロール圧縮機がフタチャンバ２２側を貯油部１０３側より低く傾斜した場合でも、貯油部１０３側をフタチャンバ２２と第２の仕切板１５の圧力を圧縮機構部１０１及び電動機部１０２の圧力より低圧に保つことにより、フタチャンバ２２と第２の仕切板１５との間に油面が偏ることを抑制する。図７に示すように、図６における第２の仕切板１５は図３と同様に、第２の仕切板１５の上部ガス通路１５ａは、第１の仕切板１２の上部ガス通路１２ａよりも緩い絞りとなっている。また、下部油通路１５ｂは、回転子９の外周部に相当する位置より下方部に設けられている。また、右下方に吸込みパイプ７を挿入する穴７ｚが開いている。吸込みパイプ７と干渉を避けるため下部油通路１５ｂは扇形形状としている。
【符号の説明】
【００４１】
１  密閉容器
２  固定スクロール
３  旋回スクロール
４  フレーム
５  クランク軸
６  オルダムリング
７  吸込みパイプ
８  固定子
９  回転子
１２  第１の仕切板
１５  第２の仕切板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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