JP2005273516A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな液分離装置で圧縮機の小型化、軽量化を図ること。
【解決手段】吐出口９に通じる冷媒導入路３ｂに液分離壁７０を設け、この液分離壁７０に設けた冷媒流入穴７０ａの周囲に、潤滑油７の流入を防止する突出管７０ｂを設けたことにより、潤滑油７を含んだ冷媒が、液分離壁７０への衝突作用によって分離し、分離後の潤滑油７は、吐出口９へ流入することなく、貯液部６へと回収されことで、分離性能を向上させ、圧縮機の小型化、軽量化ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器内に、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動するモータと、圧縮機構部を含む摺動部への潤滑などを図る液を貯留する貯液部を備えた圧縮機の液分離装置に関するものである。

通常、圧縮機は、容器内の貯留部に貯留されている潤滑油が、圧縮機構部を含む摺動部に直接および冷媒による持ち運びによって供給され、前記摺動部の潤滑を行う。このような潤滑機構によって、圧縮機構部から吐出され冷凍サイクルに供給される冷媒中には潤滑油が含まれる。冷凍サイクルに供給される冷媒中に含まれる潤滑油は、冷凍サイクルにおいて圧縮機外に持ち出されると、熱交換器の熱伝達を阻害するなどの性能低下をもたらす。また、冷凍サイクルに多くの潤滑油が循環すると、容器内での摺動部の潤滑油が不足するので、これを補うには貯油部および注油量の増大を招き圧縮機が大型化し重量化する。

そこで、従来、圧縮機構部から吐出される冷媒中の液を、冷凍サイクルに供給する前に遠心分離して、容器の貯油部に戻すようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

これらは、圧縮機構部から吐出される冷媒を、鉛直方向に設けた円筒状の遠心分離室内の上部に接線方向から導入させることにより、導入した冷媒に円筒面に沿った下向きの螺旋流を形成させて冷媒に随伴している潤滑油を遠心分離する、いわゆるサイクロン方式であり、遠心分離後の冷媒は遠心分離室の下部からその中央部を上方へ抜けて冷凍サイクルに供給し、遠心分離した潤滑油は遠心分離室の下部から容器内に吹出させて注油部に戻すようにしている。

特許文献１に記載のものは、特に、遠心分離後の潤滑油を貯油部の油面に平行に吹出させて油面を変動させず、これによって、貯液部での潤滑油レベルを一定にして潤滑油の摺動部への供給を安定させる一方、貯油部の液が油面の変動によって遠心分離室内に逆流するようなことを防止できるようにしたものである。 また、前記のような容器に内蔵した電動圧縮機は、電気自動車やハイブリッド車の冷暖房用に搭載されるようになってきている。環境やエネルギー問題の高まりの中で、上記車両は注目されるとともに、さらなる軽量化が求められている。そこで、比較的重量物である圧縮機、特に、大型化、重量化する電動機をも併せ内蔵した電動圧縮機は、車両に搭載するうえで車両同様に小型、軽量化が重要課題になっている。
特開平１１−０８２３５２号公報

しかしながら、前記従来の圧縮機が採用しているサイクロン方式の潤滑油分離機構は、円筒状の遠心分離室の円筒面に沿った螺旋流となって含まれている潤滑油を前記円筒面に遠心力で押しつけて分離しながら、遠心分離室の下部に向かう遠心分離中の冷媒の流れと、遠心分離室の下部に至ってその中央部に設けた分離管を上方へ抜けて吐出されようとする遠心分離後の冷媒の流れとを確保できる広さが必要である。このため、それら流れを隔離する円筒壁を設けるにしても機構は比較的大径のものとなり、その分、圧縮機の容器内に占める軸線方向スペースが大きくなるので、小径化や軽量化の妨げになるという課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小さなスペースで潤滑油の分離ができ、さらなる小型化や軽量化が図れる圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、容器内に、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するモータと、圧縮機構部を含む摺動部への潤滑などを図る液を貯留する貯液部を備え、圧縮機構部から容器内に吐出される冷媒を容器に設けた吐出口に導く導入路の入口に液分離壁を設け、この液分離壁に設けた冷媒流入穴の周囲に、液の流入を防止する突出管を設けたものである。

これによって、圧縮機構部から容器内に吐出される液を含んだ冷媒を、液分離壁への衝突作用によって分離し、また、液分離壁には液の流入を防止する突出管が設けてあるので、分離壁をつたって下方の貯液部へ流れる液の吐出口への流入を防ぎ、高い分離性能を得ることができる。また、分離壁は吐出口近傍の導入路に、わずかなスペースで設置できる。したがって、サイクロン方式のような冷媒の逆の流れを確保する場合のような広い通路は必要なく、液の分離性能の低下なしに圧縮機のさらなる小型化、軽量化ができる。

本発明の圧縮機は、液の分離性能を低下させることなく、小型化、軽量化することができる。

第１の発明は、容器内に、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するモータと、圧縮機構部を含む摺動部への潤滑などを図る液を貯留する貯液部を備えた圧縮機において、圧縮機構部から容器内に吐出される冷媒を容器の端部壁に設けた吐出口に導く導入路に、液分離壁を設け、この液分離壁に設けた冷媒流入穴の周囲に、冷媒の流入方向に対向して突出管を設けたものである。これにより、コンパクトな液分離装置で、圧縮機構部から容器内に吐出される液を含んだ冷媒を、液分離壁への衝突作用によって分離し、さらに、突出管により分離壁をつたって下方の貯液部へ流れる液の吐出口への流入を防いで、液の分離性能を向上させることができ、圧縮機を小型化、軽量化することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の突出管の先端の開口を拡張したものであり、これにより、衝突作用による分離後の液の吐出口への流入を、より効果的に防止することができ、分離性能をさらに向上させることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の液分離壁と突出管を、容器に一体で形成したもので、これにより、構造の簡略化が図れるとともに、コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図である。

図１において、電動圧縮機１は、胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型の電動圧縮機の一例である。電動圧縮機１はその本体ケーシング３内に圧縮機構部４およびこれを駆動するモータ５を内蔵し、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を備え、モータ５を図示しないモータ駆動回路部によって駆動するようにしている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺
動部のシールに供する液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものである。しかし、本発明はこれらに限られることはない。基本的には、液体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部４と、この圧縮機構部４を駆動するモータ５と、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を本体ケーシング３に内蔵し、モータ５をモータ駆動回路部により駆動する電動圧縮機１であればよく、以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

電動圧縮機１の圧縮機構部４はスクロール方式のものであって、固定鏡板１１ａと旋回鏡板１２ａのそれぞれから羽根が立ち上がった固定渦巻部１１と旋回渦巻部１２とを噛み合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回渦巻部１２をモータ５により駆動軸１４を介して固定渦巻部１１に対し円軌道運動させたときに、移動を伴い容積を変化させることにより外部サイクルから帰還する冷媒の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出を、サブケーシング８０に設けた吸入口８および本体ケーシング３に設けた吐出口９を通じて行う。

これに併せ、本体ケーシング３の貯液部６に貯留されている潤滑油７が容積型ポンプ１３などを駆動軸１４にて駆動するか本体ケーシング３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１４の給油路１５を通じ旋回渦巻部１２の旋回駆動に伴い旋回渦巻部１２の背面の液溜り２１および液溜り２２に供給される。この液溜り２１に供給した潤滑油７の一部は旋回渦巻部１２の外周部の背面側に旋回渦巻部１２通じ絞り２３などによる所定の制限の基に供給して旋回渦巻部１２をバックアップしながら、旋回渦巻部１２を通じて旋回渦巻部１２の羽根における先端の固定渦巻部１１との間のシール部材であるチップシール２４を保持する保持溝２５に供給して固定各渦巻部１１と旋回渦巻部１２との間のシールおよび潤滑を図る。また、液溜り２１に供給した潤滑油７の別の一部は、偏心軸受４３、液溜り２２、主軸受４２を経ながら、それら軸受４２、４３を潤滑した後、モータ５側に流出し、貯液部６へと回収される。

さらに、本体ケーシング３内には、端部壁３ａ側から潤滑油７を供給するポンプ１３、副軸受４１、モータ５、主軸受４２、及び主軸受４２を保持する主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端部壁３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副軸受４１は端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸支するようにしてある。

モータ５は固定子５ａを本体ケーシング３の内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。主軸受部材５１はサブケーシング８０の内周にボルト１７などにて固定し、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主軸受４２により軸支している。主軸受部材５１の外面には固定渦巻部１１を図示しないボルトなどによって取付け、主軸受部材５１と固定渦巻部１１との間に旋回渦巻部１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回渦巻部１２との間にはオルダムリングなどの旋回渦巻部１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられ、駆動軸１４を偏心軸受４３を介して旋回渦巻部１２に接続して、旋回渦巻部１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。

圧縮機構部４のサブケーシング８０からの露出部分は、サブケーシング８０と開口どうしを突き合わせてボルト１８にて固定した本体ケーシング３により覆い、端部壁３ａと軸線方向に反対側の端部壁８０ａを形成している。圧縮機構部４はサブケーシング８０の吸入口８と本体ケーシング３の吐出口９との間に位置し、固定鏡板部吸入口１６がサブケーシング８０の吸入口８と接続され、固定鏡板部吐出口３１がリード弁３１ａを介して端部壁１０２ａの側に開口して相互間を吐出室６２としている。吐出室６２は固定渦巻部１１および主軸受部材５１ないしはこれらと本体ケーシング３との間に形成した連絡通路６３
を通じて圧縮機構部４と端部壁３ａとの間の、吐出口９を持ったモータ５側に通じている。

以上によって、モータ５はモータ駆動回路部によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を円軌道運動させるとともに、ポンプ１３を駆動する。このとき圧縮機構部４はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、サブケーシング８０の吸入口８さらに固定渦巻部１１に設けた吸入口１６を通じ冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して、圧縮し、固定鏡板部吐出口３１から吐出室６２に吐出する。吐出室６２に吐出された冷媒は連絡通路６３を通じてモータ５側に入り、モータ５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から吐出されるまでの過程で、冷媒は衝突、絞りなどの気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副軸受４１の潤滑も行う。

ここで、本実施の形態では、特に、吐出口９に通じる冷媒導入路３ｂに液分離壁７０を設け、この液分離壁７０に設けた冷媒流入穴７０ａの周囲に、液の流入を防止する突出管７０ｂを設けたことを基本構成としている。

以上のような構成によると、潤滑油７を含んだ冷媒が、モータ５、本体ケーシング３の内壁および液分離壁７０への衝突作用によって潤滑油７と冷媒に分離し、分離後の潤滑油７は、本体ケーシング３の内壁および液分離壁７０などを伝って貯液部６へと回収される。また、その過程で突出管７０ｂによって、分離された潤滑油７が吐出口９へ流入してしまうことが防止されるので、潤滑油７の分離性能が低下するようなことがなく、吐出口９の近傍に設けたコンパクトな液分離装置で圧縮機の小型化、軽量化ができる。

図２は、第２の実施例を示す圧縮機の断面図である。

ここで、本実施例では、液分離壁７０に凸部７０ｃを形成し、凸部の先端面に、冷媒流入穴７０ａを設けた。これにより、潤滑油７を含んだ冷媒が冷媒流入穴７０ａに到達する前に、液分離壁７０等への衝突作用によって潤滑油７と冷媒に分離し、分離後の潤滑油７は貯液部６へと回収される。また、液分離壁７０に付着した潤滑油７は、凸部７０ｃによって吐出口９への流入が防止されるので、せっかく分離した潤滑油７が流入して分離性能が低下するようなことがなく、コンパクトな液分離装置で圧縮機の小型化、軽量化ができる。

図３は、第３の実施例を示す圧縮機の断面図である。

ここで、本実施例では、突出管７０ｂの開口を、先端へゆくにしたがって拡張している。具体的にはラッパ状に拡径したものである。これにより、衝突作用による分離後の潤滑油７の吐出口９への流入を、より効果的に防止することができ、分離性能をより向上させることができる。

図４は、第４の実施例を示す圧縮機の断面図である。

ここで、本実施例では、液分離壁７０及び突出管７０ｂを、本体ケーシング３に一体で形成したものである。これにより、構造の簡略化が図れ、組立作業工数減らし、部品コストを低減することができる。

なお、突出管７０ｂは円筒状のほか、半円筒状や、角筒状でもかまわない。

また、冷媒流入穴７０ａの下端が冷媒導入路３ｂの下端と一致、もしくはより低い位置
にあることが、冷媒導入路３ｂ内に潤滑油７が溜まることがなく好ましい。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、コンパクトな液分離装置で液の分離性能を向上させることが可能となるので、モータを内蔵しない圧縮機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図 本発明の第２の実施例を示す圧縮機の断面図 本発明の第３の実施例を示す圧縮機の断面図 本発明の第４の実施例を示す圧縮機の断面図

符号の説明

１ 電動圧縮機
３ 本体ケーシング
３ｂ 冷媒導入路
４ 圧縮機構部
５ モータ
６ 貯液部
７ 潤滑油
９ 吐出口
７０ 液分離壁
７０ａ 冷媒流入穴
７０ｂ 突出管
７０ｃ 凸部
８０ サブケーシング

Claims (3)

1. 容器内に、冷媒を吸入して圧縮し、吐出を行う圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータと、前記圧縮機構部を含む摺動部への潤滑などを図る液を貯留する貯液部を備え、圧縮機構部から容器内に吐出された冷媒を前記容器に設けた吐出口に導く導入路の入口に冷媒流入穴を有する液分離壁を設け、前記冷媒流入穴の周囲に、冷媒の流れ方向に対向して突出管を設けたことを特徴とする電動圧縮機。
2. 突出管は、先端の開口を拡張したことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 液分離壁及び突出管は、容器に一体で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。

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