JP2006329621A - 油分離器−マフラ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の低騒音作動のために圧力脈動を制御することにある。
【解決手段】油分離器−マフラ（10）が、油溜め領域（16）を備えた内側チャンバ（18）及び分離器領域を構成し、衝突面（28）を備えた壁（24）を有する。この壁は油溜め領域に通じる漸変断面積の流れチャネルを形成するよう構成される。混合物入口（12）が油とガス状冷媒との混合物が油分離器−マフラの外部から分離器領域に流れるようにするための通路をもたらす。混合物が衝突面に衝突しているときに油が混合物から分離され、この油は油溜め領域に流入する。油溜め領域と流体連通しているチャネル（30）が油溜め領域から油分離器−マフラの外部への分離された油の通路となる。分離されたガス状冷媒が分離器領域から流れチャネル（30）を通過する際に騒音減少機構が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に、圧縮機用の油分離器−マフラ（マフラ型油分離器）に関する。特に、本発明は、衝突により油をガス状媒体から分離する油分離器−マフラに関する。

典型的な自動車用空調システムは、油と冷媒の混合物は、圧縮機にその吸い込みポートから入り、１本又は２本以上のピストンの往復動作用により圧縮される。圧縮された高圧冷媒−油混合物は、圧縮機から吐出しポートを通って出て空調システム周りにその循環経路を辿る。

上述のシステムは、「油内部循環方式（oil in circulation）」と呼ばれている。油は、空調システム全体周りに運ばれて冷媒内の混合物として圧縮機への流入時に圧縮機を潤滑するが、圧縮機は、常時潤滑を必要とするシステム中の唯一のコンポーネントである。かくして、油冷媒混合物がシステム中を循環すると、油は、凝縮器及び蒸発器の管及びフィンに付着してこれを覆う。油が熱交換器の管及びフィンに付着すると、システムの伝熱効率が損なわれる。それ故、顧客は、温風が車両の通風装置から吹き出されていることを感じる。熱交換器を覆った油は最終的に無駄になる。というのは、この油は、圧縮機に循環して戻らないからである。マイクロチャネル型熱交換器の出現により、油が細い管を詰まらせる恐れが高くなっている。

さらに、クラッチレス圧縮機では、圧縮機は決して完全には作動を停止しない。即ち、冷媒の流れを止める循環停止を行わないで、圧縮機は、その押し退け量を減少させ、流量を最小限に抑える。この種の圧縮機は、逆止弁を更に有することを特徴としており、かかる逆止弁は、冷媒の望ましくない流れが空調システムに入るのを阻止する。圧縮機はサイクル動作を停止しないで単にその押し退け量を減少させるに過ぎないので、内部構成部品は依然として動いており、したがって摩擦及び熱を生じさせる。それ故、これら構成部品は依然として、常時潤滑を必要とする。しかしながら、この潤滑は、従来型油循環方式ではかかる条件下においては役に立たない。かくして、圧縮機は、内部構成部品を潤滑するために圧縮機内に保持されている油であればどれでも利用しなければならない。圧縮機の圧送作用により、吐出し側圧脈動が観察されている。これら圧力脈動が原因となって、騒音及び圧縮機の振動が生じる。したがって、圧縮機の低騒音作動のために圧力脈動を制御する必要がある。

上述の要望を満足すると共に選考技術の上述の欠点及び他の問題点を解決するに当たり、本発明は、圧縮機用の油分離器−マフラを提供する。油分離器−マフラは、油溜め領域を備えた内側チャンバ及び内側チャンバ内に位置決めされた壁を有する。この壁は、分離器領域を構成し、衝突面を有する。内側チャンバ内の壁は、漸変断面積の流れチャネルを形成するよう構成される。油分離器−マフラの混合物入口が、油とガス状冷媒との混合物が油分離器−マフラの外部から分離器領域に流れるようにするための通路をもたらす。混合物が衝突面に衝突しているときに油が混合物から分離され、この油は、油溜め領域に流入する。油溜め領域と流体連通しているチャネルが、油溜め領域から油分離器−マフラの外部への分離された油の通路となる。分離されたガス状冷媒は、分離器領域から漸変断面積の流れチャネルを通って流れ、それにより騒音減少機構が得られるようにし、ガス出口が、分離されたガス状冷媒が油分離器−マフラを出るための通路となる。

本発明の別の特徴及び利点は、添付の図面及び特許請求の範囲の記載から明らかになろう。

次に図面を参照すると、本発明の原理を具体化した油分離器−マフラが、図１及び図２に示されており、この油分離器−マフラは、全体が符号１０で示されている。油分離器−マフラ１０は、第１の部分１０ａと、代表的な第１の部分１０ａに結合されているが、説明の目的上、第１の部分１０ａから分離された状態で示されている第２の部分１０ｂとを有する。部分１０ａ，１０ｂを互いに結合すると、これらの間に位置するガスケット１１がは、分離器型マフラ１０の内部からの偶発的な漏れを阻止するシールを形成する。

分離器型マフラ１０は、混合物入口１２、ガス出口１４及び内側チャンバ１８を構成する壁２０を更に有する。内側チャンバ１８の内部には、油溜め領域又はトラフ１６及び実質的に半球形の壁２４が設けられ、この半球形の壁は、分離器領域２６及び衝突面２８を構成している。本明細書で用いる「衝突」という用語は、ガス又は蒸気の流動中の流れと堅固な表面、例えば衝突面２８との衝突により浮遊状態の液滴がこの流れから除去されることを意味する。衝突により、液滴は、流れから飛び散る。

混合物入口１２は、分離器型マフラ１０の外部と内側チャンバ１８との間の連通をもたらす通路である。例えば、或る具体化例では、混合物入口１２は、分離器型マフラ１０と分離器型マフラが関連している圧縮機の吐出し出口との間の通路として機能し、したがって、油−冷媒混合物４０が分離器型マフラ１０に流入することができるようになっている。

以下に詳細に説明するように、分離器型マフラ１０を圧縮機のハウジングと一体に形成するのがよい。混合物入口１２は、壁２０に設けられた孔であってもよく、或いは、これは壁２０を横切る管状部材であってもよい。混合物入口１２は、分離器型マフラ１０の内側チャンバ１８への接近を可能にするのに適した電通通路の任意の形態をとっていてよい。或る特定の実施形態では、混合物入口１２は、圧縮機の吐出し出口と同一である。最終的に、入口１２の寸法形状及び形態は、圧縮機の吐出し出口の特性で決まることになる。

ガス出口１４は、内側チャンバ１８、特に領域２７から外部環境への連通通路を構成する。例えば、ガス出口１４は、ガス状媒体、例えば冷媒４２が分離器型マフラ１０から出て油を冷媒から分離した後に凝縮器に至ることができるようにする経路となるのがよい。ガス出口１４は、部分１０ｂに設けられた孔であってよく、或いは、その部分１０ｂを貫通して横切る管状部材であってもよく、或いは、ガス状媒体の逃げ通路をもたらすのに適した連通通路の任意他の形態のものであってもよい。

トラフ１６は、分離器領域２６からの連通通路となる。即ち、トラフ１６は、油冷媒混合物から分離された油が再び圧縮機中を循環するよう油分離器−マフラ１０から出るようにする逃げ通路としての役目を果たす。

図５に示すように、幾つかの具体化例では、トラフ１６は、出口３２のところで終端するチャネル３０と連通状態にある。このチャネルは、壁２０に設けられた孔であってよく、分離器型マフラ１０の壁を部分的に又は完全に横切る管状部材であってもよく、或いは、分離された油の逃げ通路となるのに適した連通通路の任意の形態のものであってよい。

トラフ１６の底部は、分離器領域２６のベースの下に位置していて、油−冷媒混合物から除去された油４５が表面２８に沿って流下し、分離器領域２６のベースに沿って流れてトラフ１６に流入するようになっている。油は次に、トラフ１６からチャネル３０を通って出口３２経由で圧縮機に戻る。

したがって、油は、例えば空調システム内で用いられる圧縮機内に保持されてその内部コンポーネントへの常時潤滑をもたらす。この潤滑作用の増大により、圧縮機の耐久性が高められると共にその効率が向上する。その結果、空調システムの全体的効率は著しく向上する。というのは、油が循環して熱交換器のフィン及び管に付着する油が少なくなり、それにより伝熱量が大きくなり、したがって車両の空調通風装置を通る低温の吹き出し空気が得られるからである。

分離器型マフラ１０の別の特定の特徴は、壁２４がバッフルとして機能するということにある。即ち、実質的に半球形の壁２４の形態により、冷媒４２の流れが分流され、冷媒が方向を変えて壁２４の外側部分と内壁２０との間の狭い通路Ａ１を通って流れ、それ故、冷媒４２が流通する漸変断面積のチャネルが形成される。かかる断面積の変化により、マフラのような効果が得られ、したがって、分離器型マフラ１０から出る騒音が減少する。具体的に説明すると、分離器型マフラ１０のチャネル又は通路の流れ領域の減少により、関連の圧縮機の圧送作用により生じる吐出し圧力脈動（それ故にＮＶＨ）が減少する。

油分離器−マフラ１０は、冷凍回路内の圧縮機、例えば、代表的には自動車の空調システムに用いられる斜板式圧縮機への組み込みに特に好適である。斜板式圧縮機の一例が、図１に示されており、全体が符号１００で指示されている。圧縮機１００は、斜板用チャンバ及び１つ又は２つ以上のシリンダボア１０６（図３及び図４）を備えたハウジング１０２を有する。駆動シャフト１０４が、ハウジング１０２を貫通して斜板用チャンバ内へ延びている。斜板は、チャンバ内で角度をなしてシャフト１０４の端部に取り付けられている。ピストンが、シリンダボア１０６内に位置決めされ、これらピストンは、シューを介して斜板に連結されていて、シャフト１０４、その結果として斜板の回転運動により、ピストンが上死点位置と下死点位置との間で動くときに、ピストンがそれぞれのシリンダボア１０６内で直線的に往復動するようになっている。

吐出し出口が、各シリンダボア１０６と連通状態にあり、したがって、圧縮された油−冷媒混合物が吐出し出口から押し出されて混合物入口１２（図２）を通って油分離器−マフラ１０に送り込まれるようになっている。また、ピストンから得られる圧縮により、分離された油がチャネル３０中へ押し込まれ、冷媒がガス出口１４を通って分離器型マフラ１０から押し出される。冷媒は次に、冷凍回路の残部に流入し、油は、圧縮機に流れて戻る。圧縮機１００は、潤滑油を斜板用チャンバに戻すための油戻し入口を備え、したがって、この潤滑油は、斜板用チャンバ内に設けられた可動部品を潤滑するのに利用できるようになる。

このように、ガス状冷媒中に浮遊した油を含む混合物４０は、圧縮機１００から出て混合物入口１２を通って油分離器−マフラ１０に流入する。油分離器−マフラ１０内に存在している間、混合物４０は、半球形表面２８に当たり、ここで油は、上述したように冷媒ガス４２から分離される。冷媒４２は、ガス出口１４を通って油分離器−マフラ１０から出て、冷凍回路の残部を通って流れることができる。油は、トラフ１６内に徐々に溜まり、チャネル３０を通って油分離器−マフラ１０から出て出口３２を通って圧縮機１００に戻る。

油分離器−マフラ１０を圧縮機１００のハウジング１０２と一体に形成するのがよい。圧縮機１００と油分離器−マフラ１０の混合物入口１２、ガス出口１４及びトラフ１６との間の連通通路をハウジング１００内に一体に形成するのがよい。変形例として、これら通路１２，１４，１６は、別々に取り付けられる部材であってもよい。

種々の実施形態において、油分離器−マフラ１０を鋼、アルミニウム又は任意他の適当な材料から標準型の方法、例えば、注型、打抜き加工及び溶接により形成し、圧縮機１００と混合物入口１２、ガス出口１４及びトラフ１６との間の適当な連結部により圧縮機１００に連結するのがよい。

多数個のバッフルを用いると、分離器型マフラの騒音減少性能を向上させることができる。例えば、図６は、圧縮機のハウジング２０２の一部に一体に形成された分離器型マフラ２００を示している。分離器型マフラ２００は、混合物入口２１２、トラフ２１６及び壁２２４によって構成された分離器領域２２６を備えた部分２１０ａを有する。分離器型マフラ２００は、上述した出口１４を備える部分１０ｂに類似した冷媒出口を備えた別の部分を更に有する。主バッフルとして機能する壁２２４に加えて、分離器型マフラは、湾曲した２つの壁から成るバッフル２５０及び別の単一の湾曲した壁から成るバッフル２５２を有している。したがって、壁２２４の他の部分及び壁２２０の内部は、流れ面積が減少した通路Ａ１を構成し、２つの壁から成るバッフル２５０の端部は、流れ面積の減少した通路Ａ２を構成し、バッフル２５２の外側部分及び壁２２０の内部は、流れ面積の減少した通路Ａ３を構成している。それ故、冷媒を分離器領域２２６内で油から分離した後、冷媒は、上述したようにマフラのような効果を生じさせる壁２２４，２５０，２５２の形態及び配置により構成される漸変断面積のチャネル又は通路Ａ１，Ａ２，Ａ３を通って流れる。流路の長さは回数に影響を及ぼすが、断面積の変化により、圧力脈動の振幅が制御される。

他の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれる。

本発明の実施形態に従って構成された油分離器−マフラを備えた斜板式圧縮機の斜視図である。 油分離器−マフラの拡大図である。 油分離器−マフラ及び圧縮機のハウジングの一部の斜視図である。 ハウジングの一部の中に設けられたシリンダの略図である。 油分離器−マフラの切除図であり、油分離器−マフラからの油の流れを示す図である。 別の分離器−マフラの斜視図である。

符号の説明

１０ 油分離器−マフラ
１２ 混合物入口
１６ 油溜め領域
１８ 内側チャンバ
２８ 衝突面
３０ チャネル
３２ ガス出口

Claims (18)

1. 圧縮機用の油分離器−マフラであって、
   油溜め領域を備えた内側チャンバを構成する壁を有し、
   前記内側チャンバ内に位置決めされた第２の壁を有し、該第２の壁は、分離器領域を構成し、衝突面を備え、前記内側チャンバ内の前記第２の壁は、変化する断面積の流れチャネルを構成するように構成され、
   油とガス状冷媒との混合物が前記油分離器−マフラの外部から前記分離器領域内へ流れるようにするための通路を提供する混合物入口を有し、該混合物入口は、前記油とガス状冷媒との混合物が前記衝突面に当たって油を前記混合物から分離するように前記第２の壁に対して差し向けられ、分離された油は、前記油溜め領域内へ流れ込み、分離されたガス状冷媒は、前記分離器領域から前記変化する断面積の流れチャネルを通って流れ、
   前記油溜め領域と流体連通しているチャネルを有し、該チャネルは、前記油溜め領域から前記油分離器−マフラの外部への前記分離された油の通路を構成し、
   前記分離されたガス状冷媒が前記油分離器−マフラから出ることができる通路を構成するガス出口を有する、
   油分離器−マフラ。
2. 前記混合物入口及び前記ガス出口は、孔である、請求項１記載の油分離器−マフラ。
3. 変化する断面積の前記流れチャネルは、前記圧縮機により生じた騒音を小さくする、請求項１記載の油分離器−マフラ。
4. 前記油溜め領域は、トラフである、請求項１記載の油分離器−マフラ。
5. 前記トラフの底部は、前記分離器領域のベースの下に位置決めされている、請求項１記載の油分離器−マフラ。
6. 前記衝突面は、実質的に半球形の形をしている、請求項１記載の油分離器−マフラ。
7. ２つの湾曲の壁を備えたバッフルを更に有する、請求項１記載の油分離器−マフラ。
8. 単一の湾曲壁を備えたバッフルを更に有し、２つの湾曲した壁を備えた前記バッフルは、前記第２の壁と２つの湾曲した壁を備えた前記バッフルとの間に位置決めされている、請求項７記載の油分離器−マフラ。
9. 前記バッフルは、変化する断面積の別のチャネルを形成するよう構成されている、請求項８記載の油分離器−マフラ。
10. 前記変化する断面積は、減少した流れ領域である、請求項９記載の油分離器−マフラ。
11. 圧縮機であって、
    ハウジングと、
    油分離器−マフラとを有し、該油分離器−マフラは、
    前記ハウジング内に形成された第１の部分と、油溜め領域を備えた内側チャンバを構成するように前記第１の部分と結合する第２の部分と、
    前記内側チャンバ内に位置決めされた壁とを備え、該壁は、分離器領域を構成し、衝突面を備え、前記内側チャンバ内の前記壁は、変化する断面積の流れチャネルを形成するように構成され、
    油とガス状冷媒との混合物が前記油分離器−マフラの外部から前記分離器領域内へ流れるようにするための通路を提供する混合物入口を備え、前記混合物入口は、前記油とガス状冷媒との混合物が前記衝突面に当たって油を前記混合物から分離するように前記壁に対して差し向けられ、分離された油は、前記油溜め領域内へ流れ込み、分離されたガス状冷媒は、前記分離器領域から前記変化する断面積の流れチャネルを通って流れる、
    圧縮機。
12. 前記油溜め領域と流体連通しているチャネルを更に有し、該チャネルは、前記油溜め領域から前記油分離器−マフラの外部への前記分離された油の通路を構成する、圧縮機。
13. 前記分離されたガス状冷媒が前記油分離器−マフラから出るようにするための通路を構成するガス出口を更に有する、圧縮機。
14. 前記衝突面は、実質的に半球形の形をしている、請求項１１記載の圧縮機。
15. ２つの湾曲の壁を備えたバッフルを更に有する、請求項１１記載の圧縮機。
16. 単一の湾曲壁を備えたバッフルを更に有し、２つの湾曲した壁を備えた前記バッフルは、前記第２の壁と２つの湾曲した壁を備えた前記バッフルとの間に位置決めされている、請求項１５記載の圧縮機。
17. 前記バッフルは、変化する断面積の別のチャネルを形成するよう構成されている、請求項１６記載の圧縮機。
18. 前記変化する断面積は、減少した流れ領域である、請求項１７記載の圧縮機。

Images