JP2006022658A

JP2006022658A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006022658A
Application number: JP2004199153A
Authority: JP
Inventors: Kiyosumi Kusano; 清澄草野; Takeshi Araki; 剛荒木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動を低減させるための手段として高圧室容積を拡大すると、貯油室内の最大貯油量の減少と高圧室内での潤滑油の滞留が発生し、システム効率の低下、圧縮機の高速運転時にベーンとシリンダの衝突による圧縮機の振動及び騒音が発生すると共に、ベーン先端の磨耗による耐久性が低下する。
【解決手段】高圧室内１０の下面に滞留する潤滑油を集める高圧室貯油部１０ａを設け、潤滑油導入路３１によって高圧室貯油部１０ａと貯油室１２を連通し、潤滑油導入路３１に排出弁３２を設けることにより、高圧室１０と貯油室１２に所定値上の圧力差が生じる場合にのみ高圧室貯油部１０ａから貯油室１２へ移動させることができ、圧縮機の定常運転時のように高圧室１０と貯油室１２の圧力差が小さい場合には潤滑油導入路３１が全閉となるために高圧室貯油部１０ａと貯油室１２の両方に潤滑油を貯えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車用空調装置などに用いられる、圧縮機に関するものである。

従来この種の圧縮機は、圧縮された気流体と共に圧縮機潤滑油の一部を空調装置のシステムサイクル中へ吐出しており、気流体と共に吐出される潤滑油量が多いほど空調装置のシステム効率が低下する傾向がある。このため、空調装置のシステムサイクル中への潤滑油の吐出を抑制するために圧縮機構の吐出側に圧縮された気流体から潤滑油を分離する機構を設けている（例えば、特許文献１参照）。

従来の圧縮機は、圧縮された気流体が導かれる高圧室と、潤滑油を分離する分離室と、高圧室と分離室を連通する導入孔と、分離された潤滑油を貯える貯油室と、分離室と貯油室を連通し分離室で分離された潤滑油を貯油室へ導く排出孔と、貯油室上部に溜まった気流体を分離室へ排出する再導入孔とを備え、これらは高圧ケースとして構成されている。また、貯油室に貯められた潤滑油は潤滑油給油口より圧縮機構を構成するロータ、ベーン、シリンダ等へ供給されて、各部を潤滑すると共に、ベーン背圧としてベーンをロータの外側へ押し出す働きをする。
特開２００３−９０２８６号公報

しかしながら、前記従来の構成では圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動を低減させるためには高圧室の容積をできるかぎり拡大する必要があるが、高圧室の容積は高圧室と貯油室を形成している高圧ケースの大きさによって制限されているために、高圧ケースの大きさを変えずに高圧室を拡大するためには貯油室を縮小しなければならない。しかしながら貯油室が縮小すると貯油室に貯えることができなかった潤滑油は空調装置のシステムサイクル中へ吐出されてシステム効率が低下するという課題があった。特に近年では、圧縮機の小型化・軽量化が要求されているため、高圧ケースの大型化による高圧室や貯油室容積の拡大は難しくなってきている。

また、高圧室と分離室とを連通する導入孔が高圧室上部に配設しているために、高圧室では常に潤滑油の一部が滞留する傾向があり、高圧室容積の拡大は滞留する潤滑油の量をさらに増加させてしまう。高圧室内で滞留する潤滑油は空調装置としては無駄であるために、コスト面からも滞留する潤滑油の量を削減することが望ましい。

さらに、圧縮機の起動直後は、空調装置のシステムサイクルから戻ってくる潤滑油量が一時的に減少するために貯油室内の貯油量が低下する傾向がある。特に高速運転時においては、貯油室内の潤滑油量の減少によって、本来潤滑油のみを供給すべき潤滑油供給口から圧縮された流体の一部がガス成分として混入し、ベーン背圧部に供給される潤滑油の圧力が不安定になりベーンとシリンダの衝突によって圧縮機の振動や騒音が発生するという課題と、ベーン先端の磨耗が大きくなって耐久性が低下するという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動低減に十分な高圧室容積を確保しながら、貯油室容積を超える量の潤滑油を圧縮機内に貯える構造と、貯油室内の潤滑油量が低下を抑制する構造を持つ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、高圧室内の下部に高圧室内に滞留する潤滑油を集めて貯える貯油部を設け、潤滑油導入路によって高圧室貯油部と貯油室を連通させたものである。

これによって、貯油室容積を超える量の潤滑油の一部は高圧室貯油部に貯えることができ、圧縮機の定常運転時には空調装置のシステムサイクル中へ吐出される潤滑油量を抑制し、システム効率の低下を抑制できる。この高圧室貯油部に貯えられた潤滑油は高圧室と貯油室の圧力差によって高圧室から貯油室に潤滑油導入路を通じて移動するが、圧縮機の運転時には高圧室と貯油室の圧力差は小さいため、潤滑油導入通路の通路径を最適化することで、潤滑油は殆ど移動することなく高圧室貯油部と貯油室に貯えられる。また、圧縮機の起動直後は、空調装置のシステムサイクルから戻ってくる潤滑油量が一時的に減少するため、貯油室内の貯油量が低下するが、高圧室と貯油室の圧力差も大きくなるために、高圧室貯油部に貯えられた潤滑油が貯油室に移動し、貯油室の潤滑油量の減少が抑制される。

さらに、潤滑油導入路に高圧室と貯油室の圧力差によって高圧室貯油部から貯油室方向に開く排出弁を設けることにより、高圧室貯油部に貯えられた潤滑油は高圧室と貯油室に所定値以上の圧力差が生じる場合にのみ、高圧室貯油部から貯油室へ移動させることができる。これにより潤滑油導入路の通路径を拡大することができ、圧縮機の起動直後で高圧室と貯油室に規定値以上の圧力差が生じる場合には、排出弁を設けない場合よりも多くの潤滑油を高圧室貯油部から貯油室へ移動させることができる。高圧室の圧力と貯油室の圧力差が小さい場合には潤滑油導入路が全閉となるために、潤滑油導入路のみの場合よりも高圧室貯油部により多くの潤滑油を貯えることができる。

本発明の圧縮機は、貯油室内の潤滑油量が減少する条件下で、潤滑油導入路を通じて高圧室貯油部から貯油室に潤滑油を供給する構造を有しているため、圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動低減に十分な高圧室容積を確保しながら、圧縮機の定常運転時には空調装置のシステムサイクル中へ吐出される潤滑油量を抑制してシステム効率の低下を抑制すると共に、圧縮機の起動直後における貯油室の潤滑油量の減少を抑制して圧縮機の振動及び騒音の発生を抑制し耐久性も向上させることができる。

第１の発明は潤滑油を含む気流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構により圧縮された気流体が導かれる高圧室と、導入孔を介して高圧室と連通し気流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離される分離室と、排出孔を介して分離室と連通し分離室にて分離された潤滑油を貯える貯油室とを備え、高圧室下方には高圧室内に滞留する潤滑油を貯える高圧室貯油部を形成し、貯油部底部に設けられた潤滑油導入路を介して高圧室貯油部と貯油室を連通させることにより、油室容積を超える量の潤滑油の一部は高圧室貯油部に貯えることができ、また、高圧室貯油部に貯えられた潤滑油が貯油室に移動できるようになるために貯油室の潤滑油量の減少を抑制することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の潤滑油導入路に、高圧室と貯油室の圧力差によって開く排出弁を設けることにより、高圧室貯油部に貯えられた潤滑油は高圧室の圧力と貯油室の圧力に所定値以上の圧力差が生じる場合にのみ高圧室貯油部から貯油室へ移動する。このため潤滑油導入路の通路径を拡大することができ、圧縮機の起動直後のように高圧室と貯油室に所定値以上の圧力差が生じる場合には、排出弁を設けない場合よりも多くの潤滑油を高圧室貯油部から貯油室へ移動させることができる。高圧室と貯油室の圧力差が小さい場合には潤滑油導入路が全閉となるために、潤滑油導入路のみの場合よりも高圧室貯
油部により多くの潤滑油を貯えることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の潤滑油導入路を２個以上設けて、それぞれに異なった圧力差によって開く排出弁を設けることにより、圧縮機の定常運転時のように高圧室と貯油室の圧力差が小さい場合には潤滑油導入路が全閉となって高圧室貯油部と貯油室の両方に潤滑油を貯えることができるため、空調装置のシステムサイクル中へ吐出される潤滑油量を抑制し、システム効率の低下を抑制できる。また、圧縮機の起動直後のように高圧室と貯油室に所定値以上の圧力差が生じる時には１個の排出弁が開き、高速起動時のように高圧室と貯油室の圧力差がさらに生じる時には段階的に複数個の排出弁が開くことにより、高圧室貯油部に貯えられた潤滑油を大量に貯油室へ移動することによって貯油室内の潤滑油の減少を抑制することができ、貯油室の潤滑油量を安定させることができる。

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における圧縮機の横断面図を示すものであり、図２は図１におけるＡ矢視図で、本発明の実施の形態における潤滑油導入路を持つ高圧ケース内の構造を示すものである。

図１及び図２において、円筒内壁を有するシリンダ１の内部に偏芯して、その外周の一部がシリンダ１の内壁と微少隙間を形成するロータを有し、ロータ２には複数のべ一ンスロットが設けられて、その内部に摺動自在に複数のベーン３が挿入されている。ロータ２の中心には回転自在に軸支される駆動軸４が一体的に形成され、前部側板５及び後部側板６は、それぞれシリンダ１の両端を閉塞してシリンダ１の内部に作動室を形成する。吐出孔７と、吐出孔に配設された吐出弁８より高圧側の作動室から圧縮した気流体が吐出され、高圧通路９を通じて圧縮された気流体が高圧室１０へ導かれる。分離室１１は高圧室１０と導入孔１３で連通し、圧縮された気流体から潤滑油を分離する。貯油室１２は分離室１１の下部で排出孔１４で連通して潤滑油を貯える。

高圧室１１の下部は、一部を一段低くして高圧室貯油部１０ａを形成している。高圧室貯油部１０ａと貯油室１２は潤滑油導入路３１で連通し、潤滑油導入路３１には高圧室１０内の圧力と貯油室１２内の圧力差によって開く排出弁３２が設けられている。排出弁３２は、潤滑油導入路３１を遮断するボール弁３２ａと、ボール弁３２ａを所定の圧力で付勢するばね３２ｂとにより構成される。

また、分離室１１の上部には圧縮された気流体を圧縮機から空調装置のシステムサイクルに吐出する圧縮ガス排出口１６を有し、高圧室１０、貯油室１２と共に高圧ケース１５として一体に形成され、さらに高圧ケース１５は後部側板６に気密的に接続される。

高圧ケース１５に覆われる後部側板６には、ベーン背圧付与装置１７、潤滑油を吸い上げる潤滑油供給口１８、ベーン背部に潤滑油を供給する給油路１９が設けられ、潤滑油供給口１４から吸い上げられた潤滑油はベーン背圧付与装置１７を経由し、給油路１９を通じてベーン背圧部２０に供給される。

エンジン等の駆動源より動力伝達を受けて駆動軸４及びロータ２が回転すると、圧縮された気流体は吐出孔７より吐出弁８を押し上げて高圧通路９を通じて高圧室１０に流入する。この時、高圧室１０の内部壁面との衝突によって圧縮された気流体から潤滑油の一部が分離され、高圧室１０下部の高圧室貯油部１０ａに貯えられる。高圧室１０に流入した気流体は導入孔１３から分離室１１へ流入し、高圧気流体に含まれる潤滑油のほとんどは
分離室１１内の円筒空間を旋回することで遠心力によって分離される。分離された潤滑油は分離室１１下方に移動し排出孔１４と通じて貯油室１２に貯えられ、潤滑油が分離された気流体は圧縮ガス排出口１６より吐出される。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、及び作用を説明する。

高圧室１０では潤滑油の一部が滞留して高圧室下部に設けられた高圧室貯油部１０ａに集められ貯えられる。高圧室貯油部１０ａに貯えられた潤滑油は高圧室１０の圧力と貯油室１２の圧力に所定値以上の圧力差が生じる場合にのみ、滑油導入路３１と排出弁３２を通じて高圧室貯油部から貯油室へ移動する。

これにより、圧縮機の定常運転時のように高圧室１０と貯油室１２の圧力差が小さい場合には排出弁３２によって潤滑油導入路３１が全閉となって高圧室貯油部１０ａと貯油室１２の両方に潤滑油を貯えることができ、空調装置のシステムサイクル中へ吐出される潤滑油量を抑制し、システム効率の低下を抑制できる。また、圧縮機の起動直後のように高圧室１０と貯油室１２に規定値以上の圧力差が生じる場合には、排出弁３２が開いて高圧室貯油部１０ａに貯えられた潤滑油が貯油室１２へ移動して貯油室１２の潤滑油量の減少を抑制することができ、圧縮機の振動及び騒音の発生を抑制し、耐久性も向上させることができる。また、本実施の形態では、貯油室１２の容積を小さくして高圧室１０の容積を拡大することにより、圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動の低減効果が期待できる。

以上のように、本実施の形態においては、高圧室１０に高圧室貯油部１０ａを設けて潤滑油導入路３１と排出弁３２とにより貯油室１２と連通させることにより、システム効率の低下を抑制し、また、圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動を低減して振動及び騒音の発生を抑制し、さらには、耐久性の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１におけるの潤滑油導入路３１を２個以上設け、それぞれ異なった圧力差によって開く排出弁３２を設ける。この構成により、通常の高圧室１０と貯油室１２の圧力差が小さい場合には排出弁３２によって潤滑油導入路３１が全閉となって高圧室貯油部１０ａと貯油室１２の両方に潤滑油を貯えるが、圧縮機の起動直後のように、高圧室１０と貯油室１２に第１の所定値以上の圧力差が生じる時には第１の排出弁３２が開き、高速起動時のように高圧室１０と貯油室１２の圧力差がさらに生じる時には、段階的に所定値を設定した複数個の排出弁３２が順次開くことにより、高圧室貯油部１０ａに貯えられた潤滑油を大量に貯油室１２へ移動することができる。これによって貯油室１２の潤滑油の減少を抑制することができ、貯油室１２の潤滑油量を安定させることができる。

以上のように、本発明の圧縮機は、圧縮機から吐出される気流体の圧力脈動低減に十分な高圧室容積を確保しながら、システム効率の低下を抑制し、圧縮機の振動及び騒音を抑制して耐久性も向上させることができるため、その他の形式の圧縮機構を持った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図１におけるＡ矢視図

符号の説明

１シリンダ
２ロータ
３ベーン
４駆動軸
５前部側板
６後部側板
７吐出孔
８吐出弁
９高圧通路
１０高圧室
１０ａ高圧室貯油部
１１分離室
１２貯油室
１３導入孔
１４排出孔
１５高圧ケース
１６圧縮ガス吐出口
１７ベーン背圧付与装置
１８潤滑油供給口
１９給油路
２０ベーン背圧部
３１潤滑油導入路
３２排出弁
３２ａボール弁
３２ｂばね

Claims

潤滑油を含む気流体を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構により圧縮された前記気流体が導かれる高圧室と、導入孔を介して前記高圧室と連通し前記気流体に含まれる潤滑油の一部が分離される分離室と、排出孔を介して前記分離室と連通し前記分離室にて分離された潤滑油を貯える貯油室とを備え、前記高圧室下方には前記高圧室内に滞留する潤滑油を貯える高圧室貯油部を形成し、前記高圧室貯油部底部に設けられた潤滑油導入路を介して前記高圧室貯油部と前記貯油室とが連通していることを特徴とした圧縮機。
前記潤滑油導入路には前記高圧室内と前記貯油室内の圧力差によって前記高圧室貯油部から前記貯油室方向に開く排出弁を備えたことを特徴とした請求項１に記載の圧縮機。
前記潤滑油導入路を２個以上設けて、それぞれ異なった圧力差によって開く前記排出弁を備えたことを特徴とした請求項２に記載の圧縮機。