JP2006037928A - Compressor - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a compressor used in an automobile air conditioner or the like.
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)。 Conventionally, this type of compressor discharges a part of the compressor lubricating oil together with the compressed air fluid into the system cycle of the air conditioner. Efficiency tends to decrease. For this reason, in order to suppress the discharge of the lubricating oil during the system cycle of the air conditioner, a mechanism for separating the lubricating oil from the compressed gas fluid is provided on the discharge side of the compression mechanism (see, for example, Patent Document 1). .
従来の圧縮機は、圧縮された気流体が導かれる吐出室と、潤滑油を分離する分離室と、吐出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。
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吐出室の容積をできるかぎり拡大する必要があるが、吐出室の容積は吐出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吐出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吐出室や貯油室容積の拡大は難しくなってきている。 However, in the conventional configuration, in order to reduce the pressure pulsation of the gas fluid discharged from the compressor, it is necessary to enlarge the volume of the discharge chamber as much as possible, but the volume of the discharge chamber forms a discharge chamber and an oil storage chamber. The oil storage chamber must be reduced in order to expand the discharge chamber without changing the size of the high pressure case. However, when the oil storage chamber is reduced, the lubricating oil that could not be stored in the oil storage chamber is discharged into the system cycle of the air conditioner, resulting in a problem that the system efficiency decreases. Particularly in recent years, since the compressor is required to be smaller and lighter, it is difficult to increase the volume of the discharge chamber and the oil storage chamber by increasing the size of the high-pressure case.
また、吐出室と分離室とを連通する導入孔が吐出室上部に配設しているために、吐出室では常に潤滑油の一部が滞留する傾向があり、吐出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。吐出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。 In addition, since the introduction hole that connects the discharge chamber and the separation chamber is provided in the upper portion of the discharge chamber, a part of the lubricating oil tends to always stay in the discharge chamber, and the expansion of the discharge chamber volume stays. This further increases the amount of lubricating oil. Since the lubricating oil staying in the discharge chamber is useless as an air conditioner, it is desirable to reduce the amount of the lubricating oil staying from the viewpoint of cost.
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。 Further, immediately after the start of the compressor, the amount of lubricating oil returning from the system cycle of the air conditioner temporarily decreases, so that the amount of oil stored in the oil storage chamber tends to decrease. Particularly during high-speed operation, due to a decrease in the amount of lubricating oil in the oil storage chamber, part of the fluid compressed from the lubricating oil supply port that should be supplied with only lubricating oil is mixed as a gas component and supplied to the vane back pressure part. There is a problem that the pressure of the lubricating oil becomes unstable and the vibration and noise of the compressor are generated due to the collision between the vane and the cylinder, and there is a problem that wear of the vane tip is increased and durability is lowered.
さらに、車両は加減速等が頻繁で車速の変動が激しかったり、気温等の気候条件・環境変化が多い中で運転されるため、圧縮機の吐出室の圧力変動も大きくなる。そのため圧縮される流体が液で圧縮される可能性も高く、その時吐出圧力は瞬時に異常に大きくなる。そういう場合は、圧縮機本体のシリンダー等に異常圧力がかからないように、圧力を分散したり、大気に逃がしたりするなどして圧縮機が破損しないように瞬時に圧力を下げる必
要がある。
Further, since the vehicle is frequently driven to accelerate and decelerate, and the vehicle speed fluctuates severely, or the climatic conditions such as temperature and the environment change frequently, the pressure fluctuation in the discharge chamber of the compressor also increases. Therefore, there is a high possibility that the fluid to be compressed is compressed by the liquid, and at that time, the discharge pressure instantaneously becomes abnormally large. In such a case, it is necessary to instantaneously lower the pressure so that the compressor is not damaged by dispersing the pressure or letting it escape to the atmosphere so that no abnormal pressure is applied to the cylinder or the like of the compressor body.
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吐出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。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and ensures a sufficient discharge chamber volume for reducing the pressure pulsation of the gas fluid discharged from the compressor, while an amount of lubricating oil exceeding the oil storage chamber volume is placed in the compressor. It is an object of the present invention to provide a compressor having a structure for storing and a structure for suppressing a decrease in the amount of lubricating oil in the oil storage chamber.
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、吐出室内の下部に吐出室内に滞留する潤滑油を集めて貯える貯油部を設け、連通路によって吐出室貯油部と貯油室を連通させたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the compressor of the present invention is provided with an oil storage part for collecting and storing the lubricating oil staying in the discharge chamber at the lower part of the discharge chamber, and the discharge chamber oil storage part and the oil storage chamber are communicated with each other by a communication path. It has been made.
これによって、貯油室容積を超える量の潤滑油の一部は吐出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。この吐出室貯油部に貯えられた潤滑油は吐出室と貯油室の圧力差によって吐出室から貯油室に連通路を通じて移動するが、圧縮機の運転時には吐出室と貯油室の圧力差は小さいため、連通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吐出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、吐出室と貯油室の圧力差も大きくなるために、吐出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。 As a result, a part of the lubricating oil exceeding the oil storage chamber volume can be stored in the discharge chamber oil storage unit, and the amount of lubricating oil discharged during the system cycle of the air conditioner during steady operation of the compressor is suppressed. Reduction in efficiency can be suppressed. The lubricating oil stored in the discharge chamber oil storage part moves from the discharge chamber to the oil storage chamber through the communication path due to the pressure difference between the discharge chamber and the oil storage chamber, but the pressure difference between the discharge chamber and the oil storage chamber is small when the compressor is in operation. By optimizing the passage diameter of the communication passage, the lubricating oil can be stored in the discharge chamber oil storage section and the oil storage chamber with little movement. Also, immediately after the compressor is started, the amount of lubricating oil returning from the system cycle of the air conditioner temporarily decreases, so the amount of oil stored in the oil storage chamber decreases, but the pressure difference between the discharge chamber and the oil storage chamber also increases. For this reason, the lubricating oil stored in the discharge chamber oil storage portion moves to the oil storage chamber, and a decrease in the amount of lubricating oil in the oil storage chamber is suppressed.
また、吐出室内の潤滑油が滞留する貯油部と貯油室を連通する連通路を設け連通路の少なくても1つには開閉する機構を備え、圧縮機の回転速度により連通路を開閉させ貯油部分に吐出圧力をかけることによりシステム中へ潤滑油を排出しシステム中の潤滑油量を適正にする手段を備えたものである。また、吐出室が圧縮機を破壊するような異常な高圧になった場合、貯油室と吐出室の間に連通路を設けることにより吐出室の圧力を一気に圧力を下げる手段を備えたものである。 In addition, an oil storage part in which the lubricating oil in the discharge chamber stays and a communication path that connects the oil storage chamber are provided, and a mechanism that opens and closes at least one of the communication paths is provided, and the communication path is opened and closed by the rotational speed of the compressor. A means for discharging the lubricating oil into the system by applying a discharge pressure to the part and providing an appropriate amount of lubricating oil in the system is provided. In addition, when the discharge chamber becomes an abnormally high pressure that destroys the compressor, a communication passage is provided between the oil storage chamber and the discharge chamber to provide a means for reducing the pressure of the discharge chamber at once. .
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、連通路を通じて吐出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吐出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。 The compressor of the present invention has a structure for supplying lubricating oil from the discharge chamber oil storage section to the oil storage chamber through the communication path under the condition that the amount of lubricating oil in the oil storage chamber decreases. While ensuring a sufficient discharge chamber volume to reduce the pressure pulsation of the gas and fluid, the amount of lubricating oil discharged during the system cycle of the air conditioner is suppressed during steady operation of the compressor to suppress a decrease in system efficiency and compression. It is possible to suppress the decrease in the amount of lubricating oil in the oil storage chamber immediately after the start of the machine, thereby suppressing the vibration and noise of the compressor and improving the durability.
また、圧縮機の回転速度が高速になった時のシステム中の潤滑油量不足に対する課題が解決され圧縮機の信頼性・耐久性が向上する。また、吐出室の異常な高圧を逃がす手段を備えることにより安全性が向上すると共に信頼性・耐久性も向上することができる。 In addition, the problem of insufficient amount of lubricating oil in the system when the rotational speed of the compressor becomes high is solved, and the reliability and durability of the compressor are improved. Further, by providing a means for releasing an abnormal high pressure in the discharge chamber, safety can be improved and reliability and durability can be improved.
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吐出室と、導入孔を介して吐出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、吐出室下方には吐出室内に滞留する潤滑油を貯える吐出室貯油部を形成し、吐出室貯油部の底部に設けられた連通路を介して吐出室貯油部と貯油室と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吐出室貯油部に貯えることができ、また、吐出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。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a compression mechanism for compressing a gas-fluid containing lubricating oil, a discharge chamber to which the gas-fluid compressed by the compression mechanism is guided, and a lubricant contained in the gas-fluid in communication with the discharge chamber via an introduction hole. A separation chamber in which at least a part of the oil is separated; and an oil storage chamber that communicates with the separation chamber through the discharge hole and stores the lubricating oil separated in the separation chamber, and stays in the discharge chamber below the discharge chamber By forming a discharge chamber oil storage section that stores lubricant oil and communicating the discharge chamber oil storage section and the oil storage chamber via a communication passage provided at the bottom of the discharge chamber oil storage section, an amount of lubricating oil exceeding the volume of the oil chamber A part of the oil can be stored in the discharge chamber oil storage section, and the lubricant stored in the discharge chamber oil storage section can move to the oil storage chamber, so that the reduction in the amount of lubricating oil in the oil storage chamber can be suppressed. it can.
また、回転数によって連通路を開閉する機構を備えることにより、吐出室貯油部に溜まった潤滑油を貯油室に移動できるようになり貯油室内の潤滑油量の低下を抑制すると共に高速運転時にシステム中の潤滑油を最適量にすることができ圧縮機の信頼性・耐久性を確保することができる。 In addition, by providing a mechanism that opens and closes the communication passage according to the number of rotations, the lubricant accumulated in the discharge chamber oil storage section can be moved to the oil storage chamber, and a reduction in the amount of lubricating oil in the oil storage chamber is suppressed and the system is operated during high-speed operation. The amount of lubricating oil in the inside can be optimized, and the reliability and durability of the compressor can be secured.
第2の発明は、第1の発明の連通路を断面積の小さい直径0.2mm〜0.5mmとすることにより、潤滑油を吐出室貯油部に貯えながら徐々に貯油室に排出できる構造にしたもので、吐出室と貯油室の圧力差に応じて潤滑油が適宜移動する。 In the second aspect of the invention, the communication path of the first aspect of the invention has a small cross-sectional area of 0.2 mm to 0.5 mm in diameter so that the lubricating oil can be gradually discharged into the oil storage chamber while being stored in the discharge chamber oil storage section. Thus, the lubricating oil appropriately moves according to the pressure difference between the discharge chamber and the oil storage chamber.
第3の発明は、連通路に圧縮機の回転速度が3000rpm以上になった時に弁が開き、3000rpm未満になった時に弁が閉じる開閉機構を備えたもので、圧縮機の回転数に応じたシステム中の潤滑油量をコントロールすることができる。 The third invention is provided with an open / close mechanism that opens the valve when the rotational speed of the compressor reaches 3000 rpm or more and closes the valve when the rotational speed becomes less than 3000 rpm in the communication path, according to the rotational speed of the compressor. The amount of lubricating oil in the system can be controlled.
第4の発明は、直径0.2mm〜0.5mmの第1の連通路に加えて、開閉機構を備えた直径1mm〜5mmの第2の連通路を形成したもので、潤滑油の排出が直径0.2mm〜0.5mmで対応できない場合、直径1mm〜5mmの連通路で対応することにより、負荷範囲を拡大することが可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the first communication path having a diameter of 0.2 mm to 0.5 mm, a second communication path having a diameter of 1 mm to 5 mm provided with an opening / closing mechanism is formed. When it is impossible to cope with a diameter of 0.2 mm to 0.5 mm, the load range can be expanded by dealing with a communication path having a diameter of 1 mm to 5 mm.
第5の発明は、第4の発明において、吐出室の圧力が34MPa以上になった時に第2の連通路の開閉機構が開くようにしたもので、吐出室内の圧力が異常になった場合一気に吐出室の圧力を下げ圧縮機の信頼性・耐久性を確保することを可能とするものである。 The fifth invention is such that, in the fourth invention, when the pressure in the discharge chamber becomes 34 MPa or more, the opening / closing mechanism of the second communication path is opened, and when the pressure in the discharge chamber becomes abnormal, It is possible to reduce the pressure in the discharge chamber and ensure the reliability and durability of the compressor.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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−A断面図で、本発明の実施の形態における連通路を持つ高圧ケース内の構造を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and a high-pressure case having a communication path according to the embodiment of the present invention. The structure is shown.
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吐出室10へ導かれる。分離室11は吐出室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。
1 and 2, the rotor 2 is eccentric to the inside of the
吐出室11の下部は、一部を一段低くして吐出室貯油部10aを形成している。吐出室貯油部10aと貯油室12は2つの連通路31a,31bで連通し、連通路31bには高回転時や異常圧力発生時に開く開閉装置32が設けられている。開閉装置32は、連通路31b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、回転数に応じてボール弁32aを開閉する駆動装置(図示せず)とにより構成される。
A lower part of the
また、本実施の形態では、連通路31aは直径0.3mm、連通路31bは直径5mmに開口しているが、連通路31aは徐々に潤滑油を排出させるために、直径は0.2mm
〜0.5mm程度が望ましく、連通路31bは、短時間で排出できるように1mm〜5mm程度が望ましい。
In this embodiment, the
About 0.5 mm is desirable, and the
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、吐出室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。
In addition, the upper part of the
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。
The
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を通じて吐出室10に流入する。この時、吐出室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、吐出室10下部の吐出室貯油部10aに貯えられる。吐出室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。
When the
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。 About the compressor comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
吐出室10では潤滑油の一部が滞留して吐出室下部に設けられた吐出室貯油部10aに集められ貯えられる。吐出室貯油部10aに貯えられた潤滑油は、連通路31aを通じて徐々に貯油室12に移動する。さらに、連通路31bにおいては、圧縮機の回転数が所定値以上になった時や、吐出室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、開閉装置32が開放される。本実施の形態においては、開閉装置32の設定は、圧縮機の回転数が3000rpm以上で潤滑油が不足しないように開放し、吐出の異常圧力として吐出室10が34MPa以上になると開放するようにしている。
In the
これにより、圧縮機の定常運転時には開閉装置32によって連通路31が全閉となって吐出室貯油部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、圧縮機の回転数が高くなって潤滑油量が不足する時や吐出室10と貯油室12に規定値以上の圧力差が生じる場合には、開閉装置32が開いて吐出室貯油部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、吐出圧力が異常に大きくなった時には圧縮機が破損しないようにすることもできる。さらに、貯油室12の容積を小さくして吐出室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。
As a result, the communication passage 31 is fully closed by the opening /
以上のように、本実施の形態においては、吐出室10に吐出室貯油部10aを設けて連通路31a,31bと開閉装置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。
As described above, in the present embodiment, the discharge chamber
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、圧縮機の信頼性・耐久性を確保するためのシステム中の潤滑油量を適正にする効果があり、また圧縮機内の圧力が異常な高圧になった
時には圧縮機が破損しないようにできるため、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。
As described above, the compressor according to the present invention has an effect of optimizing the amount of lubricating oil in the system for ensuring the reliability and durability of the compressor, and the pressure in the compressor is abnormally high. Since the compressor can be prevented from being damaged when it becomes, it can be applied to a compressor having another type of compression mechanism.
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 吐出室
10a 吐出室貯油部
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
31a 第1の連通路
31b 第2の連通路
32 開閉装置
32a ボール弁
32b ばね
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The compressor according to claim 4, wherein the opening / closing mechanism of the second communication path is opened when the pressure in the discharge chamber becomes 34 MPa or more.
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