(57)【要約】【課題】運転状態に関わらず適切に潤滑を行うことのできる圧縮機の潤滑システムを提供することを目的とする。【解決手段】オイルセパレータ５５と油ポンプ５２とを油供給路５１を介して直結するようにし、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２との差圧により潤滑油を油ポンプ５２に送り込む。これにより、油ポンプ５２による潤滑油の供給を補助する。  また、差圧のみによって潤滑油を圧縮機２０内に供給するわけではなく、差圧により油ポンプ５２に潤滑油を送り込み、油ポンプ５２が潤滑油を圧縮機２０内に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールに対して旋回スクロールが旋回することによって冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機の潤滑システムであって、
前記圧縮機の低圧側において前記旋回スクロールを旋回させる主軸と一体に設けられ、前記冷媒中に潤滑油を供給する油ポンプと、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を吐出する吐出管に設けられ、前記冷媒と前記潤滑油とを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で分離された前記潤滑油を前記油ポンプに送り込むことを特徴とする圧縮機の潤滑システム。
【請求項２】
前記オイルセパレータと前記油ポンプとが、配管を介して直結されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の潤滑システム。
【請求項３】
前記オイルセパレータが、前記圧縮機よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機の潤滑システム。
【請求項４】
前記オイルセパレータと前記油ポンプとの間に、前記オイルセパレータから送出された潤滑油を冷却する熱交換器が備えられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機の潤滑システム。
【請求項５】
前記オイルセパレータと前記油ポンプとの間に、前記オイルセパレータから送出された潤滑油の流量を絞る絞り部が備えられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機の潤滑システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に示すように、空気調和機を構成する圧縮機１においては、ハウジング２内に吸入された冷媒は圧縮部４へと導かれる。圧縮部４において、旋回スクロール４Ａと固定スクロール４Ｂとの間に形成された圧縮室へ前記の冷媒は導かれ、固定スクロール４Ｂに対する旋回スクロール４Ａの公転により、圧縮室内の冷媒が圧縮され、ハウジング２に形成された吐出ポートＰから外部に吐出される。
【０００３】
ここで、旋回スクロール４Ａは、外部のモータやエンジンによって回転駆動される主軸５によって旋回する。主軸５の中間部には、この主軸５を回転自在に支持するメインベアリング６Ａおよびサブベアリング６Ｂが設けられている。主軸５の他端には、その中心軸からオフセットしたオフセット軸７が形成されている。旋回スクロール４Ａはこのオフセット軸７にドライブベアリング８を介して回転自在に支持されることで、主軸５の中心軸に対して公転旋回する。
【０００４】
このような空気調和機を構成する圧縮機においては、潤滑油を用いることで、圧縮機内の各部、例えばメインベアリング６やドライブベアリング８の潤滑を図っている。
ここで、潤滑油は、ハウジング２内に設けられた油溜まりＲから油ポンプ９によって吸い込んで導入し、ハウジング２内に吸入された冷媒中に供給される。そして、圧縮機１の外部にオイルセパレータ１０が設けられ、圧縮機１から吐出された冷媒中から潤滑油を分離・回収し、循環路１１を介して油溜まりＲへと潤滑油を循環させるようになっている。
【０００５】
しかし、上記したような構成においては、圧縮機１の高速運転時（運転回転数が高くなった状態）に、油ポンプ９で発生する負圧に対し、この負圧によって吸い込まれる潤滑油量が追い付かず、油ポンプ９における潤滑油の吸込効率が低下する。その結果、メインベアリング６やドライブベアリング８の潤滑が十分になされない可能性がある。
【０００６】
これに対し、高圧空間のオイル溜まりから圧縮途中の圧縮室に差圧を利用して給油し、摺動部の潤滑・冷却を促進させる構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１８３９５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、特許文献１に記載の構成においては、圧縮機が、起動時には差圧がつかず潤滑油量不足となり、また、停止状態や低速運転状態であるときには、圧縮後の高圧空間との差圧により給油を行うため、潤滑油量が過多となる。
加えて、圧縮機の高圧側においては、冷媒は高圧・高温のものとなる。これにともない、高圧空間のオイル溜まりから摺動部に供給される潤滑油も高温となる。潤滑油が高温である場合、各部において潤滑油の粘度が低下し、油膜保持力が低下して潤滑性能が低下するという問題もある。
【０００９】
また、図４に示すような構成の場合、油ポンプで吸い上げる潤滑油を溜めておく油溜まりＲがハウジング２内に必要であり、これによってスペースを要するため、圧縮機の小型化の妨げとなるという問題もある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、運転状態に関わらず適切に潤滑を行うことのできる圧縮機の潤滑システムを提供することを目的とする。
他の目的は、圧縮機の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的のもとになされた本発明は、固定スクロールに対して旋回スクロールが旋回することによって冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機の潤滑システムであって、圧縮機の低圧側において旋回スクロールを旋回させる主軸と一体に設けられ、冷媒中に潤滑油を供給する油ポンプと、圧縮機で圧縮された冷媒を吐出する吐出管に設けられ、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレータと、を備え、オイルセパレータで分離された潤滑油を油ポンプに送り込むことを特徴とする。
オイルセパレータには、圧縮された高圧・高温状態の冷媒が送り込まれるため、オイルセパレータと圧縮機とでは差圧が存在する。この差圧により、潤滑油を油ポンプに送り込むことができ、油ポンプからの潤滑油の供給量を補助することができる。
【００１１】
ここで、オイルセパレータと油ポンプは、配管を介して直結するのが好ましい。
また、差圧を大きく確保するために、オイルセパレータを、圧縮機よりも高い位置に配置するのが好ましい。
【００１２】
また、オイルセパレータと油ポンプとの間に、オイルセパレータから送出された潤滑油を冷却する熱交換器を備えても良い。
さらに、オイルセパレータと油ポンプとの間に、オイルセパレータから送出された潤滑油の流量を絞る絞り部を備えても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オイルセパレータと油ポンプとを直結するようにしたので、オイルセパレータと油ポンプとの差圧により潤滑油を油ポンプに送り込むことができる。これにより、油ポンプによる潤滑油の供給を補助することができ、高速運転時においても、油ポンプにおける体積効率が低下しにくく、潤滑油の供給量が不足するのを防ぐことができる。また、差圧のみによって潤滑油を圧縮機内に供給するわけではなく、差圧により油ポンプに潤滑油を送り込み、油ポンプが潤滑油を圧縮機内に供給する。圧縮機の起動時は差圧がつかないが、油ポンプで潤滑油を圧縮機に供給することができる。また、圧縮機の停止あるいは低速運転をしているときには、油ポンプも停止または低速運転するので、潤滑油の供給量を油ポンプによってコントロールすることができる。したがって、潤滑油が過度に供給されるのを防ぐことが可能となり、その結果、運転状態に関わらず適切に潤滑を行うことが可能となる。
また、油溜まりを設ける必要が無くなり、圧縮機の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態における圧縮機の潤滑システムの構成を示す図である。
【図２】第二の実施形態における圧縮機の潤滑システムの構成を示す図である。
【図３】第三の実施形態における圧縮機の潤滑システムの構成を示す図である。
【図４】従来の圧縮機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本実施の形態における圧縮機２０の潤滑システムの構成を示すための図である。
この図１に示すように、圧縮機２０は、スクロール型で、ハウジング２１内に、主軸３１と、主軸３１とともに回転する旋回スクロール３２と、ハウジング２１に固定された固定スクロール３３と、を備える。
このような圧縮機２０においては、ハウジング２１の一端側に形成された冷媒導入ポートからハウジング２１内に冷媒が導入され、旋回スクロール３２と固定スクロール３３との間に形成された圧縮室において冷媒が圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、ハウジング２１の他端側に形成された冷媒吐出ポート５０から吐出される。
【００１６】
主軸３１は、その両端部が、ハウジング２１に軸受３４、３５を介して回転自在に支持されている。主軸３１の一端３１ａは、ハウジング２１を貫通して外部に突出しており、図示しない駆動源が一端３１ａに連結される。ここで、エンジンを駆動源とする場合、主軸３１の一端３１ａに設けた図示しないプーリにベルト等を掛け回してエンジンに連結して駆動力を伝達する。また、駆動源としては、車両のエンジンの他、モータ等を用いることも可能である。モータを駆動源とする場合、モータの回転軸と主軸３１とをベルトやギヤ等で連結しても良いし、モータの回転軸を主軸３１としても良い。その場合、モータは、ハウジング２１の内部に一体に内蔵することも可能である。
【００１７】
旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、それぞれ円板状の端板３２ａ、３３ａの一面側に、渦巻状のスクロール壁３２ｂ、３３ｂが立設されている。これら旋回スクロール３２と固定スクロール３３は、スクロール壁３２ｂ、３３ｂを互いに組み合わせて、双方のスクロール壁３２ｂ、３３ｂ間に圧縮室を形成している。
旋回スクロール３２、固定スクロール３３は、車載用の圧縮機２０の場合、一般的にアルミ合金により形成されている。
【００１８】
主軸３１の他端部３１ｂには、主軸３１の中心軸から予め定められた寸法だけ偏心した位置に、オフセット軸３７が突出形成されている。このオフセット軸３７に、ドライブベアリング３６を介し、旋回スクロール３２が回転自在に保持されている。これにより、旋回スクロール３２は、主軸３１の中心に対し、予め定められた寸法だけ偏心して設けられている。
旋回スクロール３２の端板３２ａにおいて、主軸３１に対向する側の中心部には、ボス部４５が形成されている。ボス部４５には、ドライブベアリング３６を収容する有底穴が形成され、この有底穴にドライブベアリング３６が圧入される。
主軸３１がその軸線周りに回転すると、旋回スクロール３２は、主軸３１の中心に対し、偏心した寸法を半径とした回転（公転）を行う。なお、旋回スクロール３２が、公転しつつも、自転はしないよう、旋回スクロール３２と主軸３１との間には、図示しないオルダムリングが介在している。
【００１９】
ハウジング２１には、外部から潤滑油を送り込むための油供給路５１が形成されている。
主軸３１の一端３１ａには、油ポンプ５２が一体に設けられている。この油ポンプ５２には、流路を遮断したり、油の送出量を定量化できる容積ポンプや羽根車を用いるのが好ましい。油ポンプ５２は、主軸３１の回転とともに作動し、油供給路５１から送り込まれた潤滑油を、ハウジング２１の一端側に形成された冷媒導入ポートからつながる冷媒流路内に吐出する。潤滑油が混在した冷媒は、旋回スクロール３２と固定スクロール３３との間に形成された圧縮室へと送られ、冷媒吐出ポート５０から吐出される。その過程で、軸受３４、３５、ドライブベアリング３６、旋回スクロール３２と固定スクロール３３の摺動面を潤滑油により潤滑する。
【００２０】
冷媒吐出ポート５０には、冷媒吐出管（吐出管）５３が接続され、この冷媒吐出管５３は、オイルセパレータ５５へと接続されている。オイルセパレータ５５は、冷媒吐出管５３を通って送り込まれる潤滑油が混在した冷媒から、遠心力等により潤滑油を分離する。
そして、潤滑油が分離された冷媒は、冷媒送出管５６を経て送り出される。
一方、冷媒から分離された潤滑油は、オイルセパレータ５５の底部に接続された油供給路５１を通して油ポンプ５２へと送り込まれる。このとき、冷媒吐出ポート５０から吐出されてオイルセパレータ５５に送り込まれた、潤滑油が混在した冷媒は高圧・高温状態にある。一方、油ポンプ５２は圧縮機２０の低圧側に位置するため、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２との間には差圧が存在する。潤滑油は、この差圧により、油供給路５１を通して油ポンプ５２へと送り込まれる。
ここで、前記の差圧を大きくするために、オイルセパレータ５５を、圧縮機２０よりも高い位置に設けるのが好ましい。
【００２１】
このようにして、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２とを油供給路５１を介して直結するようにしたので、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２との差圧により潤滑油を油ポンプ５２に送り込むことができる。これにより、油ポンプ５２による潤滑油の供給を補助することができ、高速運転時においても、油ポンプ５２における体積効率が低下しにくく、潤滑油の供給量が不足するのを防ぐことができる。
また、差圧のみによって潤滑油を圧縮機２０内に供給するわけではなく、差圧により油ポンプ５２に潤滑油を送り込み、油ポンプ５２が潤滑油を圧縮機２０内に供給する。圧縮機２０の起動時は差圧がつかないが、油ポンプ５２により潤滑油を圧縮機２０に供給することができる。圧縮機２０が停止したり低速運転をしているときには、油ポンプ５２も停止または低速運転している。この状態では潤滑油の供給経路は油ポンプ５２により遮断または定量化されている。したがって、潤滑油が過度に供給されるのを防ぐことが可能となる。
そして、このような構成では、圧縮機２０内の全体を潤滑することができる。
したがって、運転状態に関わらず適切に潤滑を行うことが可能となる。
【００２２】
また、上記のような構成とすることにより、ハウジング２１内に油溜まりを設ける必要が無くなり、圧縮機２０の小型化を図ることが可能となる。
また、従来、油溜まりを設けていた部分にオイルセパレータ５５を組み込むことも可能であり、その場合も、圧縮機２０の外部にオイルセパレータ５５を設ける必要が無くなるので、圧縮機２０を有したシステムの小型化が図れる。
【００２３】
なお、上記実施形態において、オイルセパレータ５５は、ハウジング２１の外周面に一体的に設けることも可能である。
また、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２との間に、潤滑油を一時的に貯める油溜まりを設けても良い。
【００２４】
［第二の実施形態］
次に、第二の実施形態として、上記第一の実施形態の応用例を示す。この応用例は、基本的な構成は上記第一の実施形態と同様であるので、第一の実施形態と異なる構成のみを中心として説明を行い、共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図２に示すように、本実施形態の圧縮機２０においては、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２との間の油供給路５１に、油供給路５１内を送られる潤滑油温度を低下させるための熱交換器７０を設けることもできる。
ここで、オイルセパレータ５５で分離されて送出される潤滑油は、冷媒が高温・高圧状態であったことから、例えば１００℃程度と高温となっている。そこで、熱交換器７０において熱交換を行うことで、潤滑油温度を、例えば３０〜４０℃程度に抑えるのである。
【００２５】
このようにすることで、上記第一の実施形態と同様の効果を得ることができるのに加え、潤滑油の粘度を高めることができる。これにより油ポンプ５２からハウジング２１内に冷媒とともに供給した潤滑油が潤滑対象部位に付着したときに、潤滑油により形成される油膜保護力を高め、潤滑性能を高めることができる。
さらに、熱交換器７０で、潤滑油と、圧縮機２０に送り込む冷媒とを熱交換することもできる。これにより、潤滑油冷却のための廃熱を有効利用することができる。
【００２６】
［第三の実施形態］
次に、第三の実施形態として、上記第一の実施形態の応用例を示す。この応用例は、基本的な構成は上記第一の実施形態と同様であるので、第一の実施形態と異なる構成のみを中心として説明を行い、共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図３に示すように、本実施形態の圧縮機２０においては、オイルセパレータ５５と油ポンプ５２との間の油供給路５１に、絞り８０を設けることもできる。
【００２７】
このように、オイルセパレータ５５で分離されて送出される潤滑油の流量を絞り８０により抑えることで、潤滑油を過剰に油ポンプ５２に送り込むのを防ぐことができる。
【００２８】
このようにすることで、上記第一の実施形態と同様の効果を得ることができるのに加え、潤滑油の供給量を適切に抑えることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、圧縮機２０の構成について説明したが、その構成は、他のいかなるものとしても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
２０…圧縮機、３１…主軸、３２…旋回スクロール、３３…固定スクロール、３４…軸受、３６…ドライブベアリング、３７…オフセット軸、５０…冷媒吐出ポート、５１…油供給路、５２…油ポンプ、５３…冷媒吐出管（吐出管）、５５…オイルセパレータ、７０…熱交換器、８０…絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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