JP2008082182A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の圧縮機の構造を鑑み、圧縮機の回転速度に応じた適正なＯＣＲにすることにより、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。分離室のガス冷媒排出口の位置や方向性が制約されても設計自由度が大きく高速回転化に対応する圧縮機を提供すること。
【解決手段】高圧室１４と分離室１５の相互間には連通路２０を形成し、連通路入り口部２０ａの位置を、圧縮機取付け鉛直方向で高圧室１４の高い位置に配置し、ガス冷媒排出口２６と導入孔１９の位置を近づける構成とする。これによって、ガス冷媒排出口２６の位置や方向性が制約されても分離性能の低下を来さず潤滑油を冷凍サイクル中に吐出する潤滑油量を調整することができるようになる。
【選択図】図３

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（以降ガス冷媒と呼ぶ）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量（以降、ＯＣＲと呼ぶ）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、ガス冷媒排出口は、エンジンへの搭載する位置や接続配管の作業性によって、ガス冷媒排出口の分離室は傾斜された構成となり、それに伴い分離室の導入孔位置は、高圧室の下方に設置される構成としている（例えば、特許文献２参照）。

図４、図５は、特許文献２に記載の従来の圧縮機を示すもので、圧縮機構にて圧縮されたガス冷媒が吐出される高圧室１１４と、旋回させる筒状部分を有する分離室１１５と、分離室１１５と高圧室１１４を連通する導入孔１１９と、貯油室１１６へ分離された潤滑油を送る導油路１２６と、貯油室１２９と、分離室１１５と貯油室１２９を連通する開口１２３と、ガス冷媒排出口１２５とから構成されている。
特開２００３−９０２８６号公報 特開２００５−３０２７８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、高圧室と貯油室の境にある隔壁からの導入孔の位置が離れていて鉛直方向に高い位置に配置されている場合には、高圧室がタンクのような構造になるため、その部分に高圧室内で高圧ガス冷媒が衝突分離された潤滑油が溜まるようになる。その溜まった潤滑油が、圧縮機の回転速度により、つまり高圧ガス冷媒の流速の速さが遅い場合は高圧室内に滞留しているが、速い場合は分離室に吐出されることになる。また、それは導入孔とガス冷媒排出口の位置関係によっても変化する。要するに、ガス排出口に近いほど冷媒ガス中の潤滑油が分離室で分離されずそのまま冷凍サイクルへ吐出されてしまいサイクル中のＯＣＲが高くなることになる。

また、高圧室内のタンク部分の深さ（隔壁と導入孔の位置）とか、導入孔とガス排出口との距離に拠っても、サイクル中に吐出される潤滑油量（ＯＣＲ）が変わる。

従って、ＯＣＲが適正値であれば問題ないが、ＯＣＲ値が圧縮機の回転速度により低くなると性能・信頼性に影響があると言う課題を有していた。

また、近年圧縮機には、小型・軽量・高効率化の要求があり、その１つに圧縮機の許容回転数を高くし大容量化を図る案がある。そうなると従来の構成では、圧縮機の許容回転数がより高速になると、冷凍サイクル中の潤滑油量が若干少なめになるため、圧縮機の高速回転時には冷凍サイクル中の潤滑油量を潤滑に必要な量を確保する必要が生じてくる。

本発明は、従来の課題を解決するもので、冷凍サイクル中の潤滑量を最適し、小型・軽量・高効率・高品質・高耐久で商品性の高い商品を提供するものである。

前記従来の課題を解決するために本発明の圧縮機は、高圧室と分離室を圧縮機の取付け状態で高圧室の鉛直方向で高い位置から分離室に連通路で連通し、圧縮機の回転数に応じて、高圧室に溜まった潤滑油が前記分離室に吐出されるような高圧室の構造にしたものである。

これによって、圧縮機のエンジンへ搭載する位置や接続配管の作業性によって、ガス冷媒排出口の位置が圧縮機鉛直方向より傾いた方向に構成されても、高圧室の高い位置に連通路を設け、しかもガス冷媒排出口よりも高い位置にあっても、運転状態に左右されることともなく、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、連通路は入り口部を、高圧室の高い位置に設け、かつ分離室の導入孔が、高圧室と連通路により分離されているので、冷媒ガス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もできる。

本発明の圧縮機は、吐出配管の取付け位置・配管の方向性に規制されることなく設計自由度が増すと共に、冷凍サイクル中のＯＣＲを適正に保て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、近年の圧縮機に要求にも答えることもでき、圧縮機の高速回転化も可能となる。

第一の発明は、高圧室の鉛直方向で高い位置から分離室に連通路で連通したことにより、高圧室内に溜まったガス冷媒より分離された潤滑油が一気に吐出されず、ガス冷媒の流速により吐出される量が変わるようになり、流速が速いほど吐出量が多く吐出される。従って、圧縮機の回転速度が高いほど冷凍サイクル中のＯＣＲが高くなるため、高速信頼性・高速耐久性を向上することができる。また、配管位置の自由度広くなるため設計の自由度が増すことになる。

第二の発明は、第一の発明に加えて高圧室の形状や分離室へガス冷媒が吐出されるまでの流れ方を工夫することにより、圧縮機の回転速度による冷凍サイクル中のＯＣＲ値を調整することが可能となる。

第三の発明は、ガス排出口と導入孔センターまでの位置を２０〜２５ｍｍ、高圧室と貯油室の境の隔壁と導入孔センターまでの位置を２０〜４０ｍｍとすることによって、第一の発明、第二の発明の効果とする事項をより適正とすることができる。

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１〜３は、本発明による実施の形態１の圧縮機を示している。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。高圧室１４と分離室１５の相互間に連通路２０を形成し、連通路２０の入り口部２０ａは、分離室１５のガス冷媒排出口２６より高い位置に配置し、連通路２０の出口部は導入孔１９で分離室１５に連通している。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、旋回により流体に混ざっている潤滑油の一部を分離し、分離された潤滑油は導油路１８を通り貯油室１６に溜められる。また、分離されなかった潤滑油を含んだ高圧流体は、ガス冷媒排出口２６から冷凍サイクル中（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、その高圧力によりベーン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、摺動部、微小隙間に入り込み各部を潤滑する。

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。図２において、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。高圧ガス冷媒には潤滑油が混ざっていて、その一部の潤滑油は高圧室内の壁とかベーン背圧調整装置２４などに衝突し分離され、高圧室１４がタンク構造となっているため、高圧室１４内に溜まった状態となる。

次に、高圧ガス冷媒は、連通部２０を通り導入孔１９から分離室１５に流入し、分離室１５にて高圧ガス冷媒中に混ざっている潤滑油がさらに分離される。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高圧ガス冷媒を導くように形成されている。

従って、導入された高圧ガス冷媒は、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。分離された潤滑油は、導油路１８の内周面に沿って下方に移動し、貯油室１６に溜められる。

ところで、本実施形態では連通路２０は、図３に示すように、高圧室１４と分離室１５の相互間に連通路２０を形成し、連通路の入り口部２０ａは、高圧室１４の圧縮機の装着状態で鉛直上方に配置している。

また、出口部は、導入孔１９になり分離室１５に連通している。そして分離室１５の上
部にあるガス冷媒排出口２６は、配管取付けの都合により、導入孔より高い位置に配置している。

また、ガス冷媒排出口２６と導入孔１９の位置関係は、導入孔１９のセンター位置とガス冷媒排出口２６は、１２ｍｍ程度で近接している。そのため高圧室１４と隔壁１７の距離は、５０ｍｍほど高い位置に配置している。これによって、圧縮機の回転速度が低速の時には、高圧室１４内に溜まっている潤滑油は、高圧室内に溜まった状態にある。

しかし圧縮機の高速回転時には、高圧室１４に溜まっている潤滑油は、高圧ガス冷媒の流速が速くなるため分離室へ吐出されるようになり、システムのＯＣＲが上がる。従って、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、圧縮機の信頼性、耐久性を向上することができる。

このように、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１５のガス冷媒排出口２６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、耐久性を向上することができ近年の圧縮機の高速化にも対応できる。

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、耐久性を確保し高速化を実現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の各種圧縮機に有用である。

本発明の第１の実施形態の圧縮機の縦断面図 図１のＢ−Ｂ矢視断面図 図１のＣ−Ｃ矢視断面図 従来例の圧縮機の縦断面図 図４のＡ−Ａ矢視断面図

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
５ 駆動軸
６ 前部側板
７ 後部側板
８ 作動室
１０ 吐出口
１１ 吐出弁
１２ 高圧通路
１３ 高圧室ケース
１４ 高圧室
１５ 分離室
１６ 貯油室
１７ 隔壁
１８ 導油路
１９ 導入孔
２０ 連通部
２０ａ 連通部入り口
２２ ノズル
２３ 給油路
２４ ベーン背圧調整装置
２５ ベーン背圧室
２６ ガス冷媒排出口

Claims (3)

1. 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を吐出する高圧室と、前記流体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、圧縮機構には流体を吸入する吸入口と流体を排出するガス排出口を備え、前記高圧室と前記分離室を導入孔により連通し、前記貯油室と前記分離室は排油孔で連通している圧縮機であって、前記高圧室と前記分離室を高圧室の鉛直方向の高い位置から前記分離室に連通路で連通したことを特徴とする圧縮機。
2. 圧縮機の回転速度に応じて、前記高圧室に溜まった潤滑油が前記分離室に吐出されるような高圧室の構造にしたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ガス排出口と前記導入孔センターまでの位置を２０〜２５ｍｍ、前記導入孔センターから前記貯油室と前記高圧室の境にある隔壁までの距離を２０〜４０ｍｍとする請求項１または２記載の圧縮機。

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