JP2007100532A

JP2007100532A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2007100532A
Application number: JP2005288094A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yamamoto; 信之山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】高速回転時に気流体（冷媒ガス）を含んだ潤滑油をベーン背圧部に導いていたためベーン背圧が不十分となり、ベーンの微小ベーンジャンプ現象が発生し、圧縮機の振動、騒音が増大するという課題があった。
【解決手段】給油路入口部に、高圧室内の潤滑油面と略垂直になるように筒状のストレーナを挿入されたノズルを設け、ストレーナの筒の外周面に網目部材を設けてノズルとの間に空間を形成し、かつストレーナの底部とノズル入口部との間の空間を油たまり部とし、これによって、高速運転時のように気流体の流れが速く、貯油部に潤滑油が溜まらない場合でも、ベーン背圧部に気泡成分が少ない潤滑油を供給し、ベーン背圧部の圧力を適正化することができるので微小ベーンジャンプ現象を抑えられて特定の周波数での圧縮機の振動、騒音を小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気流体を圧縮する圧縮機に関するもので、たとえば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、この種のベーンロータリ型圧縮機においては、高圧室内に貯油部が設けられており、通常運転時にはベーン背圧付与装置もしくはそれに準じる機構を使用して、高圧室貯油部に貯まった潤滑油をベーン背圧部に供給し、適切なベーン背圧を確保することによってベーンをロータから押し出し、常にシリンダ内壁に接して回転摺動運転させる働きと、シリンダ、ベーン、ロータ等の潤滑を行っている。

したがって、ベーン背部に高圧の潤滑油を安定的に供給する構成が広く用いられ、その一例として高圧室の貯油部の波立ち防止のために、高圧ケース下部には潤滑油面と略並行になるように波立防止壁を設けて油面の波立ちを防止しているものもある（例えば、特許文献１参照）。

図６、図７は特許文献１に記載された従来の圧縮機を示すもので、作動室１０８には吸入口１０９及び吐出口１１０が連通し、吐出口１１０に吐出弁１１１が配設されている。高圧ケース１１３内の下部は貯油部１１３ａを構成している。貯油部１１３ａには、作動室で圧縮されたガス冷媒中にミスト状になって含まれる潤滑油が衝突式の油分離手段等（図示せず）により高圧ケース１１３内で分離されて溜まるようになっている。

高圧ケース１１３の下部には潤滑油面と略並行になるように波立防止壁１２１を設けて油面の波立ちを防止している。

給油通路はベーン背圧付与装置１１５、ベーン背圧付与装置１１５の下部に設けられたノズル（従来例では潤滑油供給口と呼んでいる）１１６、ゴミ・細かい金属の破片の流入を防止するストレーナ１１７、給油路１１８で構成され、ベーン背圧付与装置１１５によって、高圧ケース１１３下部の貯油部１１３ａに貯まった潤滑油をノズル１１６から給油路１１８を通じてベーン背圧部１２０に供給している。

波立防止壁１２１は、高圧通路１１２からガス排出口１１４に向かう流体を整流化することで、高圧室貯油部１１３ａに貯えられた潤滑油の波立ち・泡立ちを抑制すると共に、貯油部１１３ａに貯えられた潤滑油の一部が再度流体の流れに乗って圧縮機外部へ排出されることを抑制し、貯油量の減少を抑制することができる。これにより、ベーン背圧付与装置１１５のノズル１１６から圧縮機構に安定して潤滑油を供給している。

また、ベーン背圧部１２０へガス成分が少ない潤滑油を供給することでベーン背圧が安定し、ベーン１０４の往復摺動運動が安定し圧縮機の騒音・振動の発生を防止することができると共に信頼性の向上を図っている。
特開２００４−２５１２０９号公報

しかしながら、前記従来の構成では低速運転時のように気流体の流れが遅い時には潤滑油が波立防止壁１２１の高さ以上に溜まるため有効であるが、高速運転時のように気流体の流れが速い場合には、図６の矢印で示すように高圧ケースの内壁に沿って気流体が流れ
るため、貯油部１１３ａに溜まっている潤滑油の殆どが気流体によって巻き上げられてガス排出口１１４からサイクル中に排出されるため、貯油部１１３ａに潤滑油が溜まらない。

そのため、ミスト状の気泡（冷媒ガス）を含んだ潤滑油がストレーナ１１７を通過してノズル１１６内に入るが、潤滑油の比重が重いため一部の潤滑油はノズル１１６内に溜まらず高圧ケース１１３下部に滴下するものもある。それ以外の気泡（ガス冷媒）を含んだ潤滑油は、ノズル１１６からベーン背圧付与装置１１５、給油路１１８を経てベーンスロット１０３のベーン背圧部１２０に供給される。かくしてベーン背圧部１２０内に供給される潤滑油に気泡（ガス冷媒）が混入するので、冷媒ガス吐出工程でベーン１０４がベーンスロット１０３内に没入する時のベーン背圧部１２０内の油圧上昇が十分に確保されず、ベーン１０４先端の圧力に負けて、ベーン１０４がシリンダ１０１内周面から離れ、その直後の冷媒ガス吸入工程でベーン先端の圧力が吸入圧まで下がるのでベーン１０４が勢いよく押し出されて再度シリンダ１０１に衝突する現象（ベーンジャンプ現象と呼ぶ）が発生してしまう。この衝突により圧縮機の振動・騒音が特定の周波数で大きくなる。

また、ベーン１０４のベーンジャンプ現象によりベーン先端磨耗が大きくなり圧縮機の耐久性・信頼性が低下する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高速運転時のように貯油部に潤滑油が溜まらない場合でも気泡の混入を防止してベーン背圧部に潤滑油だけを安定して供給できるようにした圧縮機を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は給油路入口部に、高圧室内の潤滑油面と略垂直になるように筒状のストレーナを挿入されたノズルを設け、ストレーナの筒の外周面に網目部材を設けてノズルとの間に空間を形成し、かつストレーナの底部とノズル入口部との間の空間を油たまり部としたものである。

これによって、潤滑油がミスト状に含まれている気流体がストレーナの外周面とノズルとの間に入り、ミスト状の潤滑油はストレーナで濾過されて気体から分離され、潤滑油は比重が重たいので下方へ移動してストレーナ底部の油たまり部に溜まり、ノズルを通ってベーン背圧部に供給されるようになる。

一方、分離された気体は比重が軽いのでストレーナの外周面とノズルの間の上方を通って高圧室へ戻る。

本発明の圧縮機は、高速運転時のように気流体の流れが速く、貯油部に潤滑油が溜まらない場合でも、ベーン背圧部に気泡成分が少ない潤滑油を供給することができる。これにより、ベーン背圧部の圧力を安定することができるので微小ベーンジャンプ現象を抑えられて特定の周波数での圧縮機の振動、騒音を小さくすることができる。

また、ベーンジャンプ現象を抑えることにより圧縮機の耐久性・信頼性を向上することができる。

本発明は給油路入口部に、高圧室内の潤滑油面と略垂直になるように筒状のストレーナを挿入されたノズルを設け、ストレーナの筒の外周面に網目部材を設けてノズルとの間に空間を形成し、かつストレーナの底部とノズル入口部との間の空間を油たまり部とするこ
とにより、潤滑油がミスト状に含まれている気流体がストレーナの外周面とノズルとの間に入り、ミスト状の潤滑油はストレーナで濾過されて気体から分離され、潤滑油は比重が重たいので下方へ移動して、ストレーナ底部の油たまり部に溜まり、ベーン背圧部に供給されるようになる。これにより、ベーン背圧部の圧力を安定することができるので微小ベーンジャンプ現象を抑えられて特定の周波数での圧縮機の振動、騒音を小さくすることができる。

また、ベーンジャンプ現象によるベーン先端磨耗も小さくなり圧縮機の耐久性・信頼性が向上することができる。

（実施の形態）
以下、本発明における実施形態について図１〜図５を参照して説明する。

図１、図２において、円筒内壁を有するシリンダ１内に、略円筒状のロータ２がその外周の一部がシリンダ１の内壁と微小隙間を形成して収容配置されるとともに、回転自在に支持されている。ロータ２には複数（図示した実施形態では３つ）のベーンスロット３が周方向に等間隔に設けられており、ベーンスロット３内には摺動自在にベーン４がそれぞれ挿入されている。ロータ２には駆動軸５が一体的に結合されており、駆動軸５を回転させることでロータ２が回転する。シリンダ１の前後の両端面はそれぞれ前部側板６と後部側板７が接合されて閉鎖され、シリンダ１の内部に冷媒ガスの圧縮を行う作動室８が形成されている。

また、ベーンスロット３と前部側板６及び後部側板７で仕切られたベーン４背部の空間がベーン背圧部２０を構成している。

作動室８には吸入口９及び吐出口１０が連通し、吐出口１０に吐出弁１１が配設されている。１２は、吐出口１０と後部側板７の後面に取り付けられた高圧ケース１３内の高圧室とを連通するように後部側板７に形成された高圧通路である。高圧ケース１３内の下部は貯油部１３ａを構成している。貯油部１３ａには、作動室で圧縮されたガス冷媒中にミスト状になって含まれる潤滑油が衝突式の油分離手段等（図示せず）により高圧ケース１３内で分離されて溜まるようになっている。高圧ケース１３の上部には圧縮された流体（ガス冷媒）を高圧ケース１３から空調装置のシステムサイクルに排出するガス排出口１４が形成されている。

後部側板７の高圧ケース１３側上部にベーン背圧付与装置１５が設けられており、その入口部には圧縮機取り付け静止時の潤滑油面と略垂直となるようにノズル１６を設けている。さらにノズル１６の上流に筒状のストレーナ１７を挿入している。

図３に示すようにストレーナ１７外周面には網目部材１７ａを設け、ノズル１６と網目部材１７ａとの間には空間が設けられており、気泡の比重が小さいことを利用してその空間上方を気泡補足空間１７ｄとしている。また、ストレーナ底部１７ｂとノズル１６の下方に空間を形成し油たまり部１７ｃとしている。また、油たまり部１７ｃの上面より下方にノズル１６の入口部が開口しているので、気流体（ガス冷媒）が吸い込まれず溜まった潤滑油のみが供給されるようになっている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて駆動軸５及びロータ２が、図２において時計方向に回転すると、それに伴い低圧の流体（ガス冷媒）が吸入口９より作動室８内に流入する。ロータ２の回転に伴い圧縮された高圧の気流体は吐出口１０より吐出弁１１を押
し上げて高圧通路１２に吐出され、高圧ケース１３内に流入し、ガス排出口１４より圧縮機の外部へ排出される。この時、高圧ケース１３の上部で分離された潤滑油は下部の貯油部１３ａに滴下し、貯えられる。

そして、圧縮機の回転が高くなると、気流体（ガス冷媒）は図１の矢印で示すように噴流状態となり、高圧ケース１３の内壁に沿って流れ、高圧ケース１３内の潤滑油は圧縮された気流体（ガス冷媒）と混じった泡状若しくはミスト状となり、給油経路の入口部に設けられたストレーナ１７からノズル１６へ流入する。

ストレーナ１７の外周部の網目部材１７ａはゴミ・細かい金属の破片の流入防止も兼ねるため、２００メッシュの金網で構成されており、金網の目が約８０ミクロンと小さいことと、流入した泡状若しくはミスト状の潤滑油は網目部材１７ａにより濾過されて気泡（ガス冷媒）が分離されるので粘性が大きくなる。そのため、気泡が分離された潤滑油はストレーナ１７の網目部材１７ａを通過して高圧ケース１３内に戻ることが無く、比重が重いので鉛直下方に流れノズル１６とストレーナ底部１７ｂで形成される空間の油たまり部１７ｃに溜まる。

一方、網目部材１７ａで分離捕捉された気泡同士が結合を繰り返し気泡が成長する。成長した気泡の浮力は大きくなり、成長した気泡は鉛直上方に移動しノズル１６と網目部材１７ａとの間の気泡補足空間１７ｄに溜まり、気泡捕捉空間１７ｄの上部に溜まった気泡（ガス冷媒）は網目部材１７ａを通って高圧ケース１３内に戻る。

ベーン背圧部２０の空間は小さいので供給される量は余り必要ではなく、また気体を分離されて油たまり部１７ｃに溜まる潤滑油量の方が多いので、潤滑油は油たまり部１７ｃに溜まり続ける。気泡（ガス冷媒）を分離されて油溜まり部１７ｂに貯まった潤滑油は、ノズル１６からベーン背圧付与装置１５、給油路１８を介して油溝１９を経てベーンスロット３のベーン背圧部２０に供給される。かくして、ベーンスロット３のベーン背圧部２０内に供給される潤滑油に気泡（ガス冷媒）が混入するのを抑制し少なくできるので、冷媒ガス吐出工程でベーン４がベーンスロット３内に没入する時のベーンスロット３内の油圧上昇が十分に確保され、ベーン先端の圧力に打ち勝って、ベーン４がシリンダ１内周面から離れずに回転し続けるようになり、ベーン４のベーンジャンプ現象の発生が抑制される。

図４は、圧縮機を毎分３０００回転で運転した際の圧縮機の作動音分析図を示しており、（ａ）は従来のベーンロータリ型圧縮機の作動音分析結果を、（ｂ）は本発明によるベーンロータリ型圧縮機の作動音分析結果を示している。図中水平方向が周波数、縦方向がその周波数での騒音値の大きさを表している。従来のベーンロータリ型圧縮機の特性（ａ）で示す通り、いわゆるベーンジャンプ現象が発生するとベーン４とシリンダ１が衝突する際の１００００Ｈｚ近傍の音が大きくなっているが、本発明のベーンロータリ型圧縮機の作動音分析では１００００Ｈｚ近傍の作動音が従来に比べ顕著に小さくなっていることが分かる。

図５は、圧縮機の各回転数毎の作動音レベルを表したグラフである。この図から、本発明によるベーンロータリ型圧縮機の場合は、従来のベーンロータリ型圧縮機に比べ３０００回転以上の高回転域では作動音が低減されていることが分かる。

また、ベーンジャンプ現象によるベーン先端磨耗も小さくなり圧縮機の耐久性・信頼性を向上することができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、ベーン背圧部に供給される潤滑油への気泡の混入を抑制し少なくできるので、ベーン背圧部内の圧力を適正かつ安定化でき、ベーンジャンプ現象を防止して圧縮機の振動・騒音の発生を抑制し、圧縮機の耐久性を向上でき、自動車用空調装置などの圧縮機やその他の各種圧縮機に有用である。

本発明の圧縮機の横断面図本発明の圧縮機のシリンダ部における縦断面図本発明の圧縮機に図１おけるＢ部拡大図本発明の圧縮機の作動音分析図本発明の圧縮機の作動音特性図従来例の圧縮機の横断面図従来例の圧縮機のシリンダ部における縦断面図

符号の説明

１シリンダ
２ロータ
３ベーンスロット
４ベーン
１３高圧ケース
１３ａ貯油部
１６ノズル
１７ストレーナ
１７ａ網目部材
１７ｂストレーナ底部
１７ｃ油たまり部
１７ｄ気泡補足空間
２０ベーン背圧部

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潤滑油を貯える貯油部分と、前記貯油部分に貯えられた潤滑油をベーン背圧部に供給する給油路を備えた圧縮機において、
前記給油路入口部に、前記高圧室内の潤滑油面と略垂直になるように筒状のストレーナを挿入されたノズルを設け、前記ストレーナの筒の外周面に網目部材を設けて前記ノズルとの間に空間を形成し、かつ前記ストレーナの底部と前記ノズル入口部との間の空間を油たまり部としたことを特徴とした圧縮機。