JP2008082238A - オイルセパレータ内蔵圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル分離部の構造簡略化により、生産性向上、コストダウンを可能とし、吐出ポート位置の設計自由度を確保したオイルセパレータ内蔵圧縮機を提供する。
【解決手段】遠心分離方式のオイルセパレータを内蔵した圧縮機において、オイルセパレータを、圧縮機を構成する第１の部材（例えば、固定渦巻体構成部材）と第２の部材（例えば、ケーシング）との合わせ構造により該第１の部材と第２の部材間に機械加工を要することなく形成したことを特徴とするオイルセパレータ内蔵圧縮機。
【選択図】図１

Description

本発明は、オイルセパレータ内蔵圧縮機に関し、とくに、オイルセパレータ内蔵機構の簡素化、部品点数の低減、組み立ての容易化、コストダウン等をはかったオイルセパレータ内蔵圧縮機に関する。

従来から、例えば車両用空調装置の冷凍システムに組み込まれる圧縮機として、遠心分離方式のオイルセパレータを圧縮機に内蔵したオイルセパレータ内蔵圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。従来のオイルセパレータ内蔵圧縮機においては、例えば図６に固定渦巻体１０１と可動渦巻体１０２からなる圧縮機構１０３を備えたスクロール型圧縮機の場合の例を示すように、圧縮機構１０３で圧縮されたガス（例えば冷媒ガス）が吐出孔１０４を介して導入される吐出室１０５を形成するリアケーシング１０６内に、遠心分離方式のオイルセパレータ１０７が組み込まれる。このようなオイルセパレータ１０７においては、オイル分離部として、ケーシング１０６内に筒状のシリンダー（オイル分離室１０８）を設け、その軸上に分離パイプ１０９を挿入あるいは圧入し、上端側をスナップリング１１０で固定または係止する構造を採用している。オイル分離部はケーシング１０６のみに設置され、オイル分離部は機械加工にて形成されるので、内部の圧力を保持するためにシールボルト１１１が必要となっている。また、圧縮機外部（外部配管）へと接続される吐出ポート１１２は、分離パイプ１０９の上部とシールボルト１１１の下端との間の空間に連通されている。

圧縮機構１０３で圧縮されたガスは、固定渦巻体の吐出孔１０４より吐出室１０５に吐出され、吐出室１０５内のオイルを含むガスが、連通孔１１３よりオイル分離室１０８内に導入される。導入されたガスは、分離パイプ１０９の周りを回転し、遠心力を利用して、ガスとオイルとに分離される。分離されたガスは分離パイプ１０９内を通り、吐出ポート１１２より排出され、遠心力により分離されたオイルは、下部孔１１４（オイル戻し孔）より下方の貯油室１１５に溜められる。貯油室１１５に溜まったオイルは、オリフィス１１６を介して吸入室１１７へと戻される。
特開平１１−９３８８０号公報

上記のような従来のオイルセパレータの構造には以下のような問題がある。
オイル分離室１０８（シリンダー部）、下部孔１１４（オイル戻し孔）、分離パイプ１０９の挿入または圧入部、シールボルト１１１用のネジ部等の全てを機械加工で形成する必要があり、機械加工部分が多いため、生産性が悪いとともに、コストがかかる。

また、分離パイプ１０９、シールボルト１１１等の部品が必要であり、オイル分離室１０８の全長が比較的長くなるため、この部位の加工性が悪い。また、オイル分離室１０８（シリンダー部）が円筒形状であるため、オイル分離部を設置するスペースに制約があり、かつ、ケーシング全長も長くなる。したがって、生産性が悪いとともに、レイアウトの自由度が小さい。

また、分離パイプ１０９、スナップリング１１０、シールボルト１１１等の部品が必要であり、部品点数が多いため、組み付けに要する時間が長い。また、分離パイプ１０９の圧入工程やシールボルト１１１の締付け工程では不良が発生しやすい。そのため、生産性が悪いとともに、製造、組み付けの両面でコストがかかるという問題がある。

さらに、オイル分離後の圧縮ガスはシールボルト１１１の下端と分離パイプ１０９の上端の間の空間に連通されている吐出ポート１１２から圧縮機外へ出るが、分離機構部のレイアウトに自由度がないため、吐出ポート１１２の位置にも制約が生じる。したがって、吐出ポート１１２の位置に自由度が少なく、圧縮機自体の設計や、外部との接続構造に制約が生じるという問題がある。

そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、オイル分離部の構造を簡略化することにより、生産性向上、コストダウンを可能にするとともに、吐出ポート位置の設計自由度を確保したオイルセパレータ内蔵圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機は、遠心分離方式のオイルセパレータを内蔵した圧縮機において、前記オイルセパレータを、圧縮機を構成する第１の部材と第２の部材との合わせ構造により該第１の部材と第２の部材間に形成したことを特徴とするものからなる。

より具体的には、例えば、上記オイルセパレータが、少なくとも、吐出室から導入されるオイル含有ガスのオイル成分とガス成分を遠心力を利用して分離する分離室と、該分離室と吐出室との間の連通孔と、分離室の下方に位置する貯油室へ分離室で分離されたオイルを導出する下部孔とを有する構造に構成され、これらが、第１の部材と第２の部材との合わせ構造により該第１の部材と第２の部材間に形成される。

すなわち、オイル分離機構のシリンダー部（分離室）、連通孔部、下部孔部が、圧縮機を構成する第１の部材と第２の部材を組み合せる合わせ構造によりで形成されるので、これらの部位を、機械加工を施すことなく形成することが可能になり、生産性が大幅に向上されるとともに、コストダウンが可能となる。また、従来構造における分離パイプを廃止できるとともに、その固定や係止機構、さらにはシールボルトを廃止できるため、分離機構全体の構造を簡素化できるとともに、部品点数が大幅に低減されるため、組み付け時間の短縮、組み付けの容易化、コストダウンもはかることができる。また、シールボルト等が廃止できる結果、オイル分離部の全長の短縮や小型化が可能となり、圧縮機全体の小型化が可能となる。

また、本発明においては、上記オイルセパレータと、圧縮機外部へと接続される吐出ポートとの間に、ガス通路が設けられており、該ガス通路も上記第１の部材と第２の部材との合わせ構造により該第１の部材と第２の部材間に形成されている構造を採用することができる。このガス通路に吐出ポートを連通させればよく、それによってオイルと分離されたガスが吐出ポートから円滑に外部に流出される。

この本発明に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機においては、オイルセパレータは基本的に遠心分離方式のオイルセパレータに構成されるが、部品点数が少なく機械加工部分が無いため、上記分離室の形状の自由度は極めて高く保たれる。したがって、この分離室は、従来と同様の母線部が直線状に延びる円筒形状に形成することもできるし、母線部が湾曲した円筒形状（全体としてドーナツ形状の（ドーナツ形状の一部を形成する形状の）分離室）に形成することもできる。とくに、この分離室を、曲率をもった円筒形状（ドーナツ形状）等にすることで、レイアウトの自由度が大幅に増し、圧縮機全体としてコンパクト化が可能になる。

また、上記円筒形状における横断面形状に関しては、実質的に完全な円形が好ましいが、第１の部材と第２の部材との合わせ構造の構成上、円筒形状の内面に多少の段差が生じたり、円筒形状の内面を形成する第１の部材と第２の部材の円筒形状横断面における円弧間に、曲率の差が生じてもよい。また、円筒形状の内面を形成する上で、第１の部材と第２の部材との間に、内面の周長差が生じてもよい。さらに、円筒形状の内面を形成する第１の部材と第２の部材の円筒形状横断面における円弧状の溝の深さ間に差が生じてもよい。

また、分離パイプを廃止したことによる分離能力の低下を回避するためには、連通孔からオイル分離室に吹き出される圧縮ガスの吹き出し方向を従来構造に対し変更することにより、従来と同等レベルの分離能力が十分に実現可能である。例えば、上記連通孔の分離室への開口方向が、上記貯油室側に向けられている構造とすることにより、分離のための遠心力をオイルに有効に作用させながら、オイルを貯油室側に向けて効率よく分離することが可能になる。

この分離室への連通孔は複数設けることが可能である。複数設ける場合には、複数の連通孔の分離室への開口方向が同方向に向けられている構造を採用することができる。このようにすれば、オイル分離室に吹き出されるガスの量が比較的多い場合にも、各連通孔を通してのガスの吹き出しをそれぞれ最適化でき、効率よく分離されたオイルを貯油室に導くことが可能になる。また、複数の連通孔毎に、分離室への開口方向が変えられている構造も、好ましい形態として採用できる。このようにすれば、オイル分離室に吹き出されるガスの方向が連通孔毎に角度が変えられることになり、オイル分離室の形状等の則したガスの吹き出しが可能になり、効率のよい分離が可能になるとともに、効率よく分離されたオイルを貯油室に導くことが可能になる。

また、上記ガス通路内に、段部または堰部が設けられている構造を採用することもできる。このように分離室と吐出ポート間のガス通路形状を工夫することにより、吐出ポートからのオイルの流出を低減することができる。

さらに、上記分離室と上記吐出ポートとの間に、第２吐出室（前記吐出室とは別の、吐出ポート直前の室）が形成されている構造を採用することもできる。このような構造においては、第２吐出室は吐出ポートに連通しさえすればよいので、第２吐出室の形成範囲やその形状を適切に設定することにより、吐出ポート設置位置の自由度が大幅に増大されることになる。

このような本発明におけるオイルセパレータ内蔵構造は、実質的にあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であるが、とくに、スクロール型圧縮機に好適なものである。スクロール型圧縮機の場合には、例えば、上記第１の部材および第２の部材の一方が固定渦巻体構成部材からなり、他方が圧縮機のケーシングからなる構造とすることができる。

このように、本発明に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機によれば、従来構造におけるシリンダー、連通孔、分離パイプ保持部、下部孔等を機械加工することなく第１の部材（例えば固定渦巻体構成部材）と第２の部材（例えばケーシング）の合わせ構造によりオイルセパレータを形成でき、かつ分離パイプを廃止する構造とすることができるので、次のような効果が得られる。
（１）オイル分離部の機械加工廃止による加工上の生産性向上、コストダウンをはかることができる。
（２）部品点数削減による部品単品でのコストダウン、組み付け性の向上をはかることができる。
（３）組立工程を大幅に簡略化でき、従来ネックとなっていた分離パイプ圧入やシールボルト締付工程が無くなり、これら従来の工程における不良の発生が無くなり、組立工程における不良率を大幅に低減できる。
（４）吐出ポート位置の自由度を大幅に増大でき、それによって吐出ポートのレイアウト性、ひいてはシステムに組み込まれる圧縮機全体としてのレイアウト性を大幅に向上できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機１の吐出室２を含む部位の横断面を示している。この圧縮機１は、例えば、前述の図６に示したような固定渦巻体１０１と可動渦巻体１０２からなる圧縮機構１０３を備えたスクロール型圧縮機からなる。圧縮機構１０３で圧縮されたガス（例えば冷媒ガス）が、吐出孔１０４（図６参照）を介して吐出室２に導入される。

吐出室２の周囲の適当な位置に、オイルセパレータ３が内蔵されている。このオイルセパレータ３は、図２、図３にも示すように、第１の部材としての固定渦巻体構成部材４と第２の部材としてのケーシング５の合わせ構造により形成されている。オイルセパレータ３は、遠心力によりオイルを圧縮ガスから分離する、シリンダー構造の分離室６を有しており、本実施態様では、分離室６は、母線部が湾曲した円筒形状（ドーナツ形状の一部をなす円筒形状）に形成されている。分離室６と吐出室２との間には、吐出室２からオイルを含むガスを分離室６内に吹き出す連通孔７が設けられており、本実施態様では複数の（２つの）連通孔７が設けられている。図２に示すように、分離室６の円筒形状の中心軸から偏心した位置にて、連通孔７から分離室６内にオイル含有ガス（矢印）が導入され、分離室６の内面に沿った流れが形成されて、遠心力によりガス中のオイルが分離される。２つの連通孔７は、図４に示すように、分離室６への開口方向が、分離室６の下方に形成された貯油室８側に向けられており、図１に示した実施態様では、図４（Ｂ）に示すように、連通孔７毎に、分離室６への開口方向が、つまり、連通孔７の孔延設方向の角度が変えられている。下側に位置する連通孔７が、より貯油室８側に向くように角度が設定されている。このように複数の連通孔７が設けられる場合、図４（Ａ）に示すように、各連通孔７の分離室６への開口方向を同方向に向け、全ての連通孔７の開口方向を最適な方向に揃えることもできる。分離されたオイルは、分離室６の下端に設けられた下部孔９を通して貯油室８内に溜められる。下部孔９は、図３に示すように、分離室６の円筒形状の中心から偏心した位置に形成されている。貯油室８内に溜められたオイルは、オリフィス１０を介して吸入室側に戻される。

分離室６で分離されたガスは、分離室６の上端に連通されたガス通路１１を通して、吐出ポート１２から、圧縮機外部に排出される。本実施態様では、ガス通路１１内に、図５に示すように、段部１３（または堰部）が設けられており、段部１３の存在により、ガス通路１１内の流れが屈曲されて、吐出ポート１２から外部にオイルが流出することが抑えられている。

さらに本実施態様では、分離室６と吐出ポート１２との間に（本実施態様では、上記段部１３以降の位置に）、上記吐出室２とは完全別個の第２吐出室１４が形成されている。この第２吐出室１４に吐出ポート１２が連通されるが、第２吐出室１４が図１に示すように圧縮機周方向にある長さを有する室に形成されているので、吐出ポート１２の設置可能位置は、この第２吐出室１４の延在範囲に相当する範囲内であれば、自由に設定できるようになっている（吐出ポート範囲１５）。

このように構成されたスクロール型圧縮機からなるオイルセパレータ内蔵圧縮機１においては、とくに分離室６、下部孔９、連通孔７を固定渦巻体構成部材４とケーシング５の合わせ構造により形成するこにより、単に固定渦巻体構成部材４とケーシング５を組み付けるだけで簡単に形成できる。つまり、固定渦巻体構成部材４とケーシング５のオイルセパレータ形成部は鋳造可能であるので、従来構造におけるシリンダー部等の機械加工が一切不要となる。また、従来構造における分離パイプやシールボルト等が不要となり、部品点数も大幅に削減される。その結果、組み付けが容易化され、組み付け時間が短縮され、組み付け不良も大幅に低減され、大幅な生産性向上、コストダウンが可能になる。

また、従来の分離パイプ廃止によるオイル分離能力低下の懸念に対しては、一つまたは複数個の連通孔７からオイル分離室６に吹き出される方向を下方向に吹き出すことで貯油室８側へオイルを導入しやすくなり（従来のオイル分離構造では分離室の軸線方向に対し垂直方向に吹き出していた）、また、連通孔７毎に角度を変えることにより、より効率のよい分離が可能となる。

また、分離室６の形状としては、従来と同様の母線部が直線状に延びる円筒形状、本実施態様のような曲率をもったドーナツ形の円筒形状のいずれも可能であるが、本実施態様のようにドーナツ形円筒形状とすることにより、分離室６の配置、形状の自由度が増大し、そのレイアウトの自由度が大幅に増大されるとともに、圧縮機１全体のコンパクト化にも寄与できるようになる。円筒形状の横断面円形状については、前述の如く、必要に応じて、完全な円形でなくてもよく、さらに第１、第２の部材側間に、横断面円形状の形成上の役割差があってもよい。

また、オイル分離室６通過後のガス通路１１内に段部１３を設けることにより、吐出ポート１２から外部回路側に流出するオイル量を大幅に低減することが可能になる。さらに、分離室６通過後に第２吐出室１４を設けることで吐出ポート１２の設置位置の自由度を大幅に増大できる。

本発明に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機の構造は、オイルセパレータが内蔵されるあらゆるタイプの圧縮機に適用可能であり、とくに、スクロール型圧縮機に好適である。

本発明の一実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機の吐出室を含む部位の横断面図である。 図１の圧縮機のオイルセパレータ部の部分断面図（オイルセパレータ横断方向の断面図）である。 図１の圧縮機のオイルセパレータ下端の下部孔部の部分断面図である。 図１の圧縮機のオイルセパレータ部の断面形状例（（Ａ）および（Ｂ））を示す部分断面図（オイルセパレータ縦断方向の断面図）である。 図１の圧縮機のガス通路部の部分断面図である。 従来のオイルセパレータ内蔵圧縮機の部分縦断面図である。

符号の説明

１ オイルセパレータ内蔵圧縮機
２ 吐出室
３ オイルセパレータ
４ 第１の部材としての固定渦巻体構成部材
５ 第２の部材としてのケーシング
６ 分離室
７ 連通孔
８ 貯油室
９ 下部孔
１０ オリフィス
１１ ガス通路
１２ 吐出ポート
１３ 段部（または堰部）
１４ 第２吐出室
１５ 吐出ポート範囲

Claims (12)

1. 遠心分離方式のオイルセパレータを内蔵した圧縮機において、前記オイルセパレータを、圧縮機を構成する第１の部材と第２の部材との合わせ構造により該第１の部材と第２の部材間に形成したことを特徴とするオイルセパレータ内蔵圧縮機。
2. 前記オイルセパレータが、少なくとも、吐出室から導入されるオイル含有ガスのオイル成分とガス成分を遠心力を利用して分離する分離室と、該分離室と吐出室との間の連通孔と、分離室の下方に位置する貯油室へ分離室で分離されたオイルを導出する下部孔とを有する、請求項１に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
3. 前記オイルセパレータと、圧縮機外部へと接続される吐出ポートとの間に、ガス通路が設けられており、該ガス通路も前記第１の部材と第２の部材との合わせ構造により該第１の部材と第２の部材間に形成されている、請求項１または２に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
4. 前記分離室が、母線部が直線状に延びる円筒形状に形成されている、請求項２または３に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
5. 前記分離室が、母線部が湾曲した円筒形状に形成されている、請求項２または３に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
6. 前記連通孔の分離室への開口方向が、前記貯油室側に向けられている、請求項２〜５のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
7. 前記連通孔が複数設けられている、請求項２〜６のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
8. 前記複数の連通孔の分離室への開口方向が同方向に向けられている、請求項７に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
9. 前記連通孔毎に、分離室への開口方向が変えられている、請求項７に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
10. 前記ガス通路内に、段部または堰部が設けられている、請求項３〜９のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
11. 前記分離室と前記吐出ポートとの間に、第２吐出室が形成されている、請求項３〜１０のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
12. スクロール型圧縮機からなり、前記第１の部材および第２の部材の一方が固定渦巻体構成部材からなり、他方が圧縮機のケーシングからなる、請求項１〜１１のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。

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