JP2006132359A

JP2006132359A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP2006132359A
Application number: JP2004319972A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yawatahara; 修八幡原
Original assignee: Calsonic Compressor Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】気体圧縮機に組み込まれる油分離器の分離効率のさらなる向上を図る。
【解決手段】気体を圧縮する気体圧縮機本体１２で圧縮された気体から油を分離する油分離器２６を備える気体圧縮機１０。油分離器２６は気体圧縮機本体１２に取り付けられるベース部材２８と、該ベース部材に保持され、気体圧縮機本体１２から吐出される圧縮気体中の油を除去するフィルタ部材２７と、ベース部材２８に形成され、フィルタ部材２７を経て排出された圧縮気体に渦乱流を生じさせる環状の周壁部２８ｂと、該周壁部により規定される領域３１に突出して配置され該領域に吐出された圧縮気体に残留する油を捕獲するための線状捕獲手段３５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍機や空気調和装置に冷媒圧縮機として組み込むのに好適な気体圧縮機に関する。

空気調和装置の冷媒ガスの圧縮に用いられる気体圧縮機では、一般的に、その気体圧縮機本体を巡る潤滑油の一部が被圧縮媒体である冷媒ガスに混入する。この冷媒ガスに混入した潤滑油が気体圧縮機を組み込んだ冷媒循環路の凝縮器や蒸発器の熱交換器の内壁に付着すると、冷媒ガスと熱交換器の壁面との間の直接の熱交換が妨げられることから、空気調和装置の冷却効率が低下する。

そこで、気体圧縮機には圧縮冷媒ガスから潤滑油を分離するための油分離器が組み込まれており、この油分離器による油分離および回収作用により、気体圧縮機から排出される冷媒ガス中の潤滑油の低減が防止され、また気体圧縮本体内の潤滑油の減少による潤滑油不足が防止されている。

この油分離器に、サイクロンブロックと称されるものがある。このサイクロンブロックは、そのベース部材で圧縮機本体に取り付けられており、該圧縮機本体の吐出から高圧室に吐出される圧縮冷媒ガス中の潤滑油を分離するフィルタ部材がベース部材に保持されている。また、このサイクロンブロックには、前記ベース部材からフィルタ部材を取り巻いて立ち上がる環状の周壁部が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。

サイクロンブロックによれば、周壁部で取り囲まれる開口領域内へフィルタ部材を経て吐出された圧縮冷媒ガスが周壁部の内壁に沿って互いに衝突する渦乱流となり、ガス流がその流速を低減する過程で周壁部の内周壁と衝突することにより、フィルタ部材を通過した冷媒ガスに残留する潤滑油がサイクロンブロックの周壁部に捕獲される。これにより、油の分離効率が高められ、分離された潤滑油は高圧室内の下方に形成された油貯めに集められる。また、特許文献１では、このサイクロンブロックの周壁部による油捕獲効果を高めるために、周壁部の捕獲面となる内壁に溝を形成し、油捕獲面の増大を図ることが提案されている。
特開２００２−２９５３７０号公報（第５−７頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載のサイクロンブロックで、油捕獲面となる周壁部の表面積を増大させるために溝を深く形成しようとしても、サイクロンブロックの周壁部の厚さ寸法以上に深い溝を形成することはできない。また、このような溝は、周壁部の内壁に溝間の部分でフィン状の立ち上がり部を形成するが、このようなフィン状部分すなわち帯状部分は、渦流の衝突によって生じる乱流の生成を妨げ、整流の形成作用をなす。そのため、サイクロンブロックの周壁部の内壁に例え帯状のフィンを形成しても、このフィンによって逆に周壁部内に放出された冷媒ガスと周壁部の内壁との接触機会が低下することから、このフィンによっては、充分に油分離効率の向上を図ることはできない。

そこで、本発明の目的は、気体圧縮機に組み込まれる油分離器の分離効率のさらなる向上を図ることにある。

本発明は、サイクロンブロックの周壁に溝を形成することに代えて、あるいはこの溝の深さを増大することに代えて、線状の油捕獲手段を配置するという基本構想に立脚する。

すなわち、本発明は、ハウジング内に収容された圧縮機本体の吐出口から前記ハウジング内の高圧室に吐出される圧縮気体中の油を分離して前記高圧室の下方に形成された油貯めに回収するための油分離器を備え、前記油分離器は、前記高圧室内で前記圧縮機本体に取り付けられるベース部材と、該ベース部材に保持され前記吐出口から前記高圧室に吐出される圧縮気体中の油を除去するフィルタ部材と、該フィルタ部材を取り巻いて前記ベース部材に形成され前記フィルタ部材を経て排出された圧縮気体に渦乱流を生じさせる環状の周壁部と、該周壁部により規定される領域に突出して配置され該領域に吐出された圧縮気体に残留する油を捕獲するための線状捕獲手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る線状の捕獲手段は、ベース部材に形成された周壁部の内方で該周壁部の内方に排出された圧縮気体に整流を生じさせることなく油を確実に捕獲することにより、周壁部の内壁と圧縮気体流との衝突機会を低減させるこなく油を捕獲する。従って、周壁部での油捕獲効率を低下させることなく、この線状捕獲手段自体での油を捕獲することができるので、従来に比較して油分離器の分離効率の一層の向上を図ることができる。

線状捕獲手段は、周壁自体に形成される溝や凹部のような周壁自体に形成される油捕獲手段と組み合わせて用いることができ、これにより、油分離器の分離効率の一層の向上を図ることができる。

前記線状捕獲手段を前記ベース部材から前記周壁部に沿って前記周壁部の先端を越えて該周壁部の外方へ伸長する横部分と、該横部分の伸長端から油貯めへ向けて伸長する縦部分とで構成することにより、前記線状捕獲手段で捕獲された油を油分離器の外部に確実に案内しその縦部分により高圧室の下方に形成された前記油貯めに向けて迅速かつ確実に案内することができる。

本発明によれば、前記したように、線状の捕獲手段はベース部材に形成された周壁部の内方に吐出された圧縮気体に整流を生じさせることなくこの圧縮気体に残留する油を確実に捕獲するから、周壁部の内壁と圧縮気体流との衝突機会を低減させることなくこの圧縮気体に残留する油を捕獲することができ、これにより、周壁部での油捕獲効率を低下させることなく、捕獲手段自体での油捕獲効果が高められるので、従来に比較して油分離器の分離効率の一層の向上を図ることができる。

本発明を図示の実施例に沿って以下に詳細に説明する。

本発明に係る気体圧縮機は、例えば自動車に搭載される空気調和装置に適用され、図示しないが、空気調和装置の構成要素である従来よく知られた凝縮器、膨張弁及び蒸発器等と共に、冷却サイクルのための冷媒循環経路を構成する。

本発明に係る気体圧縮機１０は、図１に示すように、全体に円筒状のハウジング１１と、該ハウジング内に収容された圧縮機本体１２とを備える。ハウジング１１には、前記蒸発器に接続される吸入ポート１３および前記凝縮器に接続される吐出ポート１４が形成されており、圧縮機本体１２は、吸入ポート１３を経て前記蒸発器から圧縮すべき冷媒ガスを吸入し、この吸入した冷媒ガスを圧縮した後、吐出ポート１４を経て前記凝縮器に圧送する。

圧縮機本体１２は、図示の例では、例えば前記自動車に搭載されたエンジン（図示せず）の回転駆動力によって作動される従来よく知られた同芯型のベーンロータリー式の圧縮機構である。このベーンロータリー式圧縮機構は、図２に示すように、楕円の横断面形状を有するシリンダ室１５を規定するシリンダ１６と、シリンダ室１５内にこれと同芯的に回転可能に収容され、エンジンの回転駆動力によって回転するロータ１７とを備える。ロータ１７には、該ロータに形成された背圧室１８に供給される潤滑油の圧力を受ける複数のベーン１９が設けられ、このベーン１９によってシリンダ室１５は、複数の圧縮室１５ａに周方向へ区画されている。

各ベーン１９は、背圧室１８の油圧を受けた状態で、ロータ１７の回転に伴ってシリンダ室１５の周壁２０を摺動することから、ロータ１７の回転に伴って圧縮室１５ａの容積が増減する。各圧縮室１５ａの容積が増大する吸入行程では、従来よく知られているように、吸入ポート１３に連通する各吸入口２１から各圧縮室１５ａに冷媒ガスが吸入され、その容積が減少する圧縮行程後の吐出行程では、各圧縮室１５ａで圧縮された冷媒ガスが、従来よく知られた逆止弁２２が設けられた吐出口２３から吐出通路２４へ排出される。

吐出通路２４に排出された圧縮冷媒ガスは、吐出通路２４の案内作用により、図１に示すように、ハウジング１１内の高圧室２５に向けて案内され、該高圧室に吐出される。高圧室２５は、ハウジング１１の端壁１１ａとシリンダ１６との間で吐出ポート１４に連通して形成されており、高圧室２５に吐出された圧縮冷媒ガスは吐出ポート１４から前記凝縮器に圧送される。

この高圧室２５に吐出される圧縮冷媒ガスから該圧縮冷媒ガス中に含まれる潤滑油を除去するための油分離器２６が、図１および図３に示すように、高圧室２５内に設けられている。

本発明に係る油分離器２６は、図４に拡大して示すように、吐出通路２４からの圧縮冷媒ガス中の潤滑油を濾過するための例えば従来よく知られた円筒金網部材からなるフィルタ部材２７と、該フィルタ部材を保持するベース部材２８とを備える。

ハウジング１１の端壁１１ａに対向するシリンダ１６の端壁１６ａには、図４に示すように、フィルタ部材２７の一端を受け入れる円形の凹所２９が形成されており、この凹所２９の周壁に吐出通路２４の吐出開口２４ａが開放する。ベース部材２８には、フィルタ部材２７の前記一端の貫通を許す円形の開口３０が形成されており、ベース部材２８は、その開口３０が円形の凹所２９に整合するように、シリンダ１６の端壁１６ａに固定されている。

フィルタ部材２７は、その前記一端が開口３０を経てシリンダ１６の端壁１６ａに形成された凹所２９に受け入れられるように、ベース部材２８の支持部２８ａと、凹所２９の底壁との間で所定位置に保持されている。

ベース部材２８には、図４および図５に示すように、フィルタ部材２７を取り巻く周壁部２８ｂが形成されている。周壁部２８ｂは、図４に示すように、ハウジング１１の端壁１１ａから間隔をおくように該端壁へ向けて立ち上がり、図５に示すように、全体に矩形の平面形状を呈し、周壁部２８ｂが規定する矩形空間領域３１の一隅部に、前記支持部２８ａが周壁部２８ｂと一体的に形成されている。矩形空間領域３１の一隅部に配置されたフィルタ部材２７は、前記他端を支持部２８ａにより閉鎖されることにより、吐出通路２４の吐出開口２４ａからフィルタ部材２７内に案内された圧縮冷媒ガスは、フィルタ部材２７の前記他端近傍の周部から矩形空間領域３１へ吐出される。このとき、フィルタ部材２７から矩形空間領域３１へ吐出される圧縮ガス流は、周壁部２８ｂの内周壁２８ｃの案内作用により、図５に符号３２ａ、３２ｂで示されているように、内周壁２８ｃに沿って相対する渦流を生じながら、周壁部２８ｂの先端に規定された該周壁部の開口３３へ向けて案内される。この案内過程で渦流３２ａ、３２ｂが互いに衝突し、その流速を低減する過程で周壁部２８ｂの内周壁２８ｃと衝突することにより、フィルタ部材２７を通過した冷媒ガスに残留する潤滑油が周壁部２８ｂに捕獲される。

フィルタ部材２７の濾過作用により該フィルタにより捕獲された潤滑油および周壁部２８ｂに捕獲された潤滑油は、内周壁２８ｃに沿って、高圧室２５の下部に形成された図１に示す油貯め３４に導かれる。この油貯め３４内に保留された潤滑油は、高圧室２５に作用する圧力によって、図示しないがシリンダ１６に形成された従来よく知られた潤滑油経路を経て背圧室１８および圧縮機本体１２の各作動部に供給される。

本発明に係る油分離器２６では、さらに、潤滑油の捕獲効率を高めるために、図４および図５に示すように、ベース部材２８から矩形空間領域３１内に突出する多数の線状捕獲手段３５が形成されている。

各線状捕獲手段３５は、図４に明確に示されているように、ベース部材２８に一体的に形成され、該ベース部材から周壁部２８ｂにより規定された矩形空間領域３１へ伸長する棒状部からなる。各棒状部３５は、ベース部材２８の矩形空間領域３１内の領域から互いに間隔をおいて開口３３へ向けて伸びかつそれぞれが周壁部２８ｂの先端で規定される開口３３を越えて周壁部２８ｂの外方へ伸長する横部分３５ａと、各横部分３５ａの先端から下方の油貯め３４（図１参照）へ向けて伸びる縦部分３５ｂとを有する。各棒状部３５は、フィンのような広い外周面積を有さず、しかも互いに接触することなく相互に間隔をおいて形成されることから、矩形空間領域３１内に形成される渦流３２ａ、３２ｂに整流作用を与えることなく、この渦流３２ａ、３２ｂに接触してこれに残留する油を効果的に捕獲する。

棒状部３５の横部分３５ａは、開口３３へ向けての圧縮ガス流の流れに沿って、捕獲した油を横部分３５ａの先端に形成された縦部分３５ｂへ向けて案内する。また、縦部分３５ｂは、開口３３の開放領域を下方へ向けて横切ることにより、この開口３３からハウジング１１の端壁１１ａへ向けて吹き出される冷媒ガス流に接触することにより、この冷媒ガス流に残留する油を効果的に捕獲し、この捕獲された油を縦部分３５ｂに沿って案内されて来た油と共に、周壁部２８ｂの開口３３の外方から下方の油貯め３４に滴下させる。

このように、線状の捕獲手段３５は、ベース部材２８に形成された周壁部２８ｂの矩形空間領域３１に吐出された圧縮冷媒ガス流に整流を生じさせることなく、従って、周壁部２８ｂの内周壁２８ｃと圧縮ガス流との衝突機会を低減させることによる内周壁２８ｃでの油捕獲効果を低減させることなく、この冷媒ガス流に残留する油を確実に捕獲し、この捕獲した油を下方の油貯め３４に確実かつ迅速に案内することから、従来に比較して油分離器２６の分離効率の一層の向上が図られる。

図示しないが、必要に応じて、周壁部２８ｂに特許文献１に記載された凹部や溝のような表面拡大手段からなる油捕獲手段を形成することができる。

また、図６および図７に示すように、棒状部材３５からなる線状捕獲手段３５をベース部材２８の周壁部２８ｂに固着することができる。各棒状部材３５は、図６に示すように、周壁部２８ｂの立ち上がり方向に沿って配置され、それぞれの先端が周壁部２８ｂの先端を越えて伸長するように、該周壁部の頂部に固着される横部分３５ａと、該横方向部分の先端から下方へ向けて伸長する縦部分３５ｂとを備える。各縦部分３５ｂは、図７に示すように、矩形空間領域３１に対応する開口３３の領域で互いに横方向に間隔をおいて整列して配置されている。

棒状部３５の縦部分３５ｂは、圧縮ガス流の周壁部２８ｂからの吐出口となる矩形空間領域３１の開口３３を縦方向に横切ることにより、周壁部２８ｂから高圧室２５に吐出される圧縮ガス流に残留する油を効果的に捕獲し、この捕獲した油を迅速かつ確実に下方の油貯め３４に案内する。

図６および図７に示した例では、線状捕獲手段を有しない従来の油分離器の周壁部に横部分３５ａおよび縦部分３５ｂを有する棒状部３５を固着することにより、本発明に係る線状捕獲手段を有する油分離器を比較的容易に形成することができる。

前記したところでは、気体圧縮機としてベーンロータリ式圧縮機の例を示したが、これに限らず、本発明をスクロール式、その他の種々の気体圧縮機に適用することができる。

本発明に係る気体圧縮機のハウジングの一部を破断してその内部の油分離器を示す正面図である。図１に示した線II−IIに沿って得られた断面図である。本発明に係る気体圧縮機のハウジングの一部を破断してその内部の油分離器を示す側面図である。図１に示した油分離器を拡大して示す断面図である。図３に示した油分離器を拡大して示す側面図である。本発明に係る他の実施例を示す図４と同様な図面である。図６に示した実施例を示す図５と同様な図面である。

符号の説明

１０気体圧縮機
１１ハウジング
１２圧縮機本体
２３圧縮機本体の吐出口
２５高圧室
２６油分離器
２７フィルタ部材
２８ベース部材
２８ｂベース部材の周壁部
３１矩形空間領域
３４油貯め
３５線状捕獲手段
３５ａ線状捕獲手段の横部分
３５ｂ線状捕獲手段の縦部分

Claims

ハウジング内に収容された圧縮機本体の吐出口から前記ハウジング内の高圧室に吐出される圧縮気体中の油を分離して前記高圧室の下方に形成された油貯めに回収するための油分離器を備え、
前記油分離器は、前記高圧室内で前記圧縮機本体に取り付けられるベース部材と、該ベース部材に保持され前記吐出口から前記高圧室に吐出される圧縮気体中の油を除去するフィルタ部材と、該フィルタ部材を取り巻いて前記ベース部材に形成され前記フィルタ部材を経て排出された圧縮気体に渦乱流を生じさせる環状の周壁部と、該周壁部により規定される領域に突出して配置され該領域に吐出された圧縮気体に残留する油を捕獲するための線状捕獲手段とを有することを特徴とする気体圧縮機。
前記線状捕獲手段は、前記ベース部材から前記周壁部に沿って前記周壁部の先端を越えて該周壁部の外方へ伸長する横部分と、該横部分の伸長端から前記油貯めへ向けて伸長する縦部分とを有する請求項１に記載の気体圧縮機。