JP2007309282A

JP2007309282A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2007309282A
Application number: JP2006141182A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yamamoto; 信之山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】冷凍サイクルの冷房性能の悪化を期せず圧縮機高速回転時の信頼性・耐久性に必要な潤滑油量を冷凍サイクル中に確保すること。また、分離室で分離された潤滑油中に、細かな気泡が混入し貯油室内入らないようにすること。
【解決手段】分離室１５と貯油室の相互間には導油路１８を形成し、導油路１８は分離室１５の下端に分離室１５の中心軸１５ａに対し屈曲して連通し、かつ連通部２０の断面積を分離室１５の断面積の半分以下にしたものである。分離室１５のガス冷媒の旋回スピードにより連結部２０に一旦溜まった潤滑油を冷凍サイクル中に吐出する潤滑油量を調整し、導油路１８の連通部２０と導油口１８ｂの絞り部によって貯油室１６内の潤滑油中の細かな気泡の混入を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体の圧縮を行う圧縮機に関するもので、特に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、この種の圧縮機においては、圧縮された気流体（以下ガス冷媒と呼ぶ）に伴って圧縮機の潤滑油の一部が空調装置の冷凍サイクル中に吐出され、ガス冷媒中に混ざった潤滑油を利用してベーンやロータ等の圧縮機の摺動部を潤滑しているが、冷凍サイクル中に吐出される圧縮機の潤滑油の量が多くなるとシステム効率が低下してしまうため、圧縮機本体にガス冷媒から潤滑油を分離する分離室を鉛直方向に設け、分離室の下側に分離された潤滑油を貯える貯油室を形成して、冷凍サイクル中に吐出される潤滑油を出来るだけ少なくするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ガス冷媒排出口の位置や方向性の自由度を大きくするために、分離室の筒状部分の中心軸を屈曲若しくは湾曲させるとともにその中心軸に沿って筒状部分の内壁を屈曲若しくは湾曲させたものもある（例えば、特許文献２参照）。

図６、図７は、特許文献２に記載の従来の圧縮機を示すものである。図６に示すように、圧縮機構により圧縮されたガス冷媒を旋回させる筒状部分を有する分離室１１５と、分離室１１５の筒状部分の中心軸１１５ａを屈曲若しくは湾曲させるとともにその中心軸１１５ａに沿って筒状部分の内壁を屈曲若しくは湾曲させた構成としている。
特開２００３−９０２８６号公報特開２００５−８３２３４号公報

しかしながら、前記従来の構成では圧縮機の低速運転時及び高速運転時においても同じように分離性能が良いため、高速運転時に冷凍サイクル中に吐出されるガス冷媒中の潤滑油量が若干不足気味となるという課題を有していた。

また、図７に示すように前記従来の構成では圧縮機の高速運転時には分離室１１５におけるガス冷媒の旋回スピードが速くなり、分離室１１５で分離された潤滑油が攪拌され、細かな気泡が混入して貯油室１１６に流入する場合があり、その気泡を含んだ潤滑油が給油路１１９、ベーン背圧制御装置１２１を介してベーン背圧室に供給され、使用条件によってはベーン背圧が若干低下するためベーンが微小ジャンピング現象を起こし、高周波領域での作動音がかすかに聞こえるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、潤滑油を分離する分離室を有する圧縮機において、分離室の排出口の位置や方向性が制約されても、低速運転時には分離性能の低下を来さず潤滑油の吐出量を少なくして冷凍サイクルの冷房性能を増大させ、高速運転時にはガス冷媒中に含んだ潤滑油を冷凍サイクル中に適度に循環させて圧縮機の信頼性、耐久性を確保し、分離室で分離され貯油室に溜められた潤滑油にガス冷媒によって攪拌された細かな気泡が混入するのを防止しベーンの微小ジャンピングによる高周波域の作動音を小さく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、潤滑油を含むガス冷媒を圧縮する
圧縮機構と、圧縮機構により圧縮されたガス冷媒を旋回させる筒状部分を有する分離室とを備えた圧縮機であって、分離室と貯油室の相互間にはこれらを互いに連通し分離室にて分離された潤滑油を貯油室に導く導油路が形成され、導油路は分離室の下端に分離室の中心軸に対し屈曲して連通し、かつ前記連通部の断面積は前記分離室の断面積の半分以下としている。

これによって、圧縮機の低速運転時に分離室のガス冷媒は旋回スピードが遅いので、分離室の下端に一旦溜まった潤滑油を巻き上げることなく排出口から吐出されるので、冷凍サイクル中に循環する潤滑油が少なくなる。一方、高速運転時に分離室のガス冷媒は旋回スピードが速くなり、分離室の下端に一旦溜まった潤滑油を巻き上げて排出口から吐出されるので、冷凍サイクル中に循環する潤滑油が多くなり、ベーンやロータなどの摺動部の潤滑に必要な潤滑油を供給することができる。

また、本発明の圧縮機の導油路は少なくとも２つ以上の絞り部を備え、貯油室に近づくほど各々の絞り部の断面積を徐々に小さくしている。これによって、分離室でガス冷媒より分離された潤滑油が分離室の下端の連通部に一旦溜まり、連通部を塞いで導油路に流出し、さらに複数の絞り部で絞られるのでガス冷媒が直接導油路に侵入せず、貯油室に溜まっている潤滑油中に細かな気泡を含むことを防止することができる。

本発明の圧縮機は、潤滑油を分離する分離室を有する圧縮機において、分離室の排出口の位置や方向性が制約されても、低速運転時には分離性能の低下を来さず冷凍サイクル中に循環する潤滑油が少なくなるので冷凍サイクルの冷房性能を増大し、高速運転時には冷凍サイクル中に循環する潤滑油が多くなり、ベーンやロータなどの摺動部の潤滑に必要な潤滑油を供給することができるので圧縮機の信頼性、耐久性を確保することができる。

また、貯油室内の潤滑油中にガス冷媒が混入して細かい気泡を含むことを防止できるので、ベーンの微小ジャンピングによる高周波域の作動音を小さくすることができる。

第１の発明は、圧縮機の分離室と貯油室の相互間に、これらを互いに連通し分離室にて分離された潤滑油を貯油室に導く導油路を形成し、導油路は分離室の下端に分離室の中心軸に対し屈曲して連通し、かつ連通部の断面積は分離室の断面積の半分以下としたことにより、圧縮機の低速運転時に分離室のガス冷媒は旋回スピードが遅いため、分離室の下端に一旦溜まった潤滑油を巻き上げることなく排出口から吐出されるので、冷凍サイクル中に循環する潤滑油が少なくなり冷凍サイクルの冷房性能を増大する。一方、高速運転時に分離室のガス冷媒は旋回スピードが速いため、分離室の下端に一旦溜まった潤滑油を巻き上げて排出口から吐出されるので、冷凍サイクル中に循環する潤滑油が多くなり、ベーンやロータなどの摺動部の潤滑に必要な潤滑油を供給することができるので、圧縮機の信頼性、耐久性を確保することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の導油路に少なくとも２つ以上の絞り部を備え、貯油室に近づくほど各々の絞り部の断面積を徐々に小さくしている。これによって、分離室でガス冷媒より分離された潤滑油が分離室の下端の連通部に一旦溜まり、連通部を塞いで導油路に流出し、さらに２つ以上の絞り部で絞られるのでガス冷媒が直接貯油室に侵入しない。

そのため、貯油室に溜まっている潤滑油中にガス冷媒が混入して細かな気泡を含むことを防止することができ、ベーンの微小ジャンピングによる高周波域の作動音を小さくすることができる。

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１〜４は、本発明による圧縮機の実施の形態１を示している。図示したように、この圧縮機においては、円筒内壁を有するシリンダ１に略円柱状のロータ２がその外周の一部がシリンダ１の内壁と微少隙間を形成するように回転自在に収容されている。

ロータ２には複数のベーンスロット３が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はこれと一体的に形成された駆動軸５が回転駆動されることにより回転する。

シリンダ１の両端開口部はそれぞれ前部側板６及び後部側板７により閉塞され、シリンダ１内部に作動室８が形成される。作動室８には吸入口９及び吐出口１０が連通し、吐出口１０は高圧通路１２に接続され、吐出口１０と高圧通路１２との間には吐出弁１１が配設されている。後部側板７には高圧ケース１３が取り付けられており、高圧ケース１３内の高圧室１４と貯油室１６は隔壁１７によって仕切られ、分離室１５と貯油室１６の間の相互間にはこれらを互いに連通し分離室１５にて分離された潤滑油を貯油室１６に導く導油路１８が形成されている。

分離室１５は導入孔１９を介して高圧室１４と連通している。分離室１５は、圧縮された高圧流体に含まれる潤滑油を分離するために設けられている。導油路１８は分離室１５の下端に分離室１５の中心軸１５ａに対し屈曲して連通し、かつ連通部２０の断面積は分離室１５の断面積の半分以下としている。導油路１８は高圧ケース１３の下方から穴加工して製作し、蓋を兼ねたリリーフバルブ２１で密封されている。分離室１５で潤滑油の一部が分離されたガス冷媒は排出口２６から冷凍サイクル（図示せず）へ吐出される。

潤滑油の給油は貯油室１６から給油経路の貯油室１６側開口であるノズル２２から入り、圧縮機構に潤滑油を供給する給油路２３を介して行われ、給油路２３の途中には、ベーン背圧調整装置２４が設けられている。ベーン背圧調整装置２４は圧縮機構へ供給する潤滑油の給油圧力や給油量を圧縮機構周辺のガス冷媒圧力に応じて制御する。

ベーン背圧室２５へ供給された潤滑油はその圧力によりベーン４をロータ２の外側へ押し出す働きをする。また、潤滑油は給油路２３を介して圧縮機構を構成するロータ２、ベーン４、シリンダ１内壁等に供給され、各部を潤滑する。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作と作用について説明する。

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、これに伴い低圧ガス冷媒が吸入口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ガス冷媒は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１２に吐出され、高圧室１４内に流入する。

更に、高圧ガス冷媒は導入孔１９から分離室１５に流入し、分離室１５で高圧ガス冷媒中に含まれる潤滑油が分離される。

ところで、分離室１５は、いわゆる遠心分離式オイルセパレータと称される構造で、円筒状の空間にて構成されており、この分離室１５内にガス冷媒を導く導入孔１９は、円筒状空間内でガス冷媒をより円滑に旋回させるように、円筒状空間の接線方向にガス冷媒を
導くように形成されていることが望ましい。導入された高圧のガス冷媒は円筒状空間を旋回しつつ潤滑油を分離され、分離室１５の上端に開口された排出口２６より空調装置の冷凍サイクルに向けて吐出される。ガス冷媒に含まれている潤滑油は、円筒状空間を旋回中に遠心力により、分離室１５の円筒状空間の内周面に接触してガス冷媒から分離され、分離された潤滑油は分離室１５の内周面に沿って下方に移動する。

ところで、本実施形態では分離室１５は、図４に示すように、その排出口２６の位置と開口方向がＸ方向に制約されている。そこで、分離室１５の中心軸１５ａと導油路１８の中心軸１８ａをくの字状に屈曲させるとともに、分離室１５の下端に導油路１８を連通させている。そして、排出口２６をＸ方向で斜め上方向きに開口させている。このように、分離室１５と導油路１８の円筒状空間を屈曲させることにより、排出口２６の位置や開口方向が制約されても分離室１５と導油路１８を合わせた長さを、分離性能に影響を与えない十分な長さにすることができる。

また、連通部２０の断面積は分離室１５の断面積の半分以下としているので、分離室１５で分離された潤滑油が一旦連通部２０に溜まり、導油路１８に流出するようになっている。

この実施形態においては、連通部２０の断面積及び長さ寸法は、用いられる潤滑油の粘度に応じて適当な大きさとすることが好ましい。本実施形態では分離室１５の直径は１５ｍｍ、導油路１８の直径は８ｍｍとし、連通部２０の直径を４ｍｍ、導油口１８ｂの直径は３ｍｍとしている。

このようにすることにより、圧縮機の低速運転時に分離室１５のガス冷媒は旋回スピードが遅いので、分離室１５の下端に一旦溜まった潤滑油を巻き上げることなく排出口２６から吐出されるので、冷凍サイクル中にガス冷媒に含まれて循環する潤滑油が少なくなり冷凍サイクルの冷房性能を増大することができる。

一方、高速運転時に分離室１５のガス冷媒は旋回スピードが速くなり、分離室１５の下端の連通部２０に一旦溜まった潤滑油を巻き上げて排出口２６から吐出される。これにより吸入冷媒中の潤滑油が増えてベーン４やロータ２などの摺動部の潤滑に必要な潤滑油を供給することができ、圧縮機の信頼性、耐久性を確保することができる。

また、高速運転時は元々冷房能力過剰の状態なので、冷凍サイクル中に循環する潤滑油が多くなって、多少冷凍サイクルの冷房能力が低下しても問題とはならない。

（実施の形態２）
次に、本発明の圧縮機の他の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、実施の形態１と実質的に同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

図５は本発明の第２の実施形態のＣ−Ｃ矢視断面図である。実施形態１に比べて導油路１８には複数の絞り部１８ｃが形成され、複数の絞り部１８ｄは貯油室１６側になるほど絞り部の断面積が徐々に小さくなること特徴としたものである。

この実施形態においては、絞り部の断面積及び長さ寸法は、用いられる潤滑油の粘度に応じて適当な大きさとすることが好ましい。

本実施例では、絞り部はリング状に加工した金属部品を導油路１８に圧入して固定している。分離室１５の直径は１５ｍｍ、導油路１８の直径は８ｍｍとしている。また、連通
部２０の直径は４ｍｍ、第１絞り部１８ｃの直径は３ｍｍ、第２絞り部１８ｄの直径は２．５ｍｍ、導油口１８ｂの直径は２ｍｍとして貯油室１６側になるほど絞り部の断面積を徐々に小さくしている。

このようにすることにより、分離室１５で分離された潤滑油が一旦連通部２０に溜まり、連通部２０を塞ぎ、また、導油路１８の第１絞り部１８ｃでも一旦潤滑油が溜まり、さらに導油路１８の第２絞り部１８ｄでも一旦潤滑油が溜まるようになっている。

そのため、連通部２０及び導油路１８内の複数の絞り部に徐々に潤滑油が溜まるので、ガス冷媒が直接貯油室にほとんど混入せず、貯油室内の潤滑油に気泡がほとんど無い状態となる。その潤滑油を給油路２３、ベーン背圧制御装置２４を介してベーン背圧室２５に供給するので、ベーン背圧が適切に確保されベーン４の微小ジャンピングによる高周波領域の作動音もほとんど発生しなくなる。

本発明の圧縮機は分離室の排出口の位置や方向性が制約されても、低速運転時には分離性能の低下を来さず冷凍サイクル中のオイル循環量を少なくして冷凍サイクルの冷房性能を増大することができ、高速運転時には冷凍サイクル中に潤滑油を適度に循環させて、ベーンやロータなどの摺動部の潤滑に必要な潤滑油を供給することができるので、圧縮機の信頼性、耐久性を確保することができる。

また、貯油室に溜まっている潤滑油中にガス冷媒が混入して細かな気泡を含むことを防止することができ、ベーンの微小ジャンピングによる高周波域の作動音を小さくすることができるので、自動車用空調装置などの圧縮機やその他コンパクト化が求められる各種圧縮機に有用である。

本発明の実施形態１における圧縮機の縦断面図図１のＢ−Ｂ矢視断面図本発明の実施形態１における圧縮機の右側面図図１のＣ−Ｃ矢視断面図本発明の実施形態２における圧縮機のＣ−Ｃ矢視断面図従来例の圧縮機の横断面図従来例の圧縮機の縦断面図

符号の説明

１シリンダ
２ロータ
４ベーン
５駆動軸
７後部側板
１５分離室
１５ａ分離室の中心軸
１６貯油室
１８導油路
１８ａ導油路の中心軸
１８ｂ導油口
１８ｃ第１絞り部
１８ｄ第２絞り部
２０連通部

Claims

潤滑油を含む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流体が導かれ、前記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、前記分離室にて前記流体から分離された潤滑油が貯えられる貯油室とを備える圧縮機であって、前記分離室と前記貯油室の相互間には、これらを互いに連通し前記分離室にて分離された潤滑油を前記貯油室に導く導油路が形成され、前記導油路は前記分離室の下端に前記分離室の中心軸に対し屈曲して連通し、かつ前記連通部の断面積は前記分離室の断面積の半分以下としたことを特徴とする圧縮機。
前記導油路は少なくとも２つ以上の絞り部を備え、前記貯油室に近づくほど前記各々の絞り部の断面積が徐々に小さくなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。