JP2008169740A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の騒音改善と耐久性向上及びシステム性能向上のため、高圧室内に吐出された気流体による貯油室に貯えられた潤滑油の波立ち、泡立ちを防止して貯油量の減少を抑制し、冷凍サイクル中への潤滑油の排出を抑えること。
【解決手段】高圧ケース１３内に後部側板７と隔壁１６によって区画形成された高圧室１４と貯油室１５を備え、隔壁１６の一部を凹めた油溜部１８と油溜部１８に気流体から分離された潤滑油を貯油室１５へ排出する連通路１９を設け、その油溜部１８の上部に整流板２６ｂを設けて気流体の主流が油溜部１８に流入しないようにし、連通路１９は気流体から分離された潤滑油が油溜部１８に溜まることなく貯油室１５へ排出される通路面積としたもので、これにより起動時に大量の冷媒が吐出されても、潤滑油の波立ち、泡立ちを防止して貯油量の減少を抑制し、冷凍サイクル中への潤滑油の排出を抑えることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は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の高圧室内には、圧縮された気流体（以下冷媒と呼ぶ）から潤滑油を分離する機構と、分離された潤滑油を貯える貯油部が設けられており、運転時にはベーン背圧付与装置を使用して、貯油部に貯えられた潤滑油をベーン背圧部に供給することによりベーンをロータから押し出す働きと、シリンダ、ベーン、ロータ等の潤滑を行っている。

このような圧縮機においては、貯油部の油面の波立ちを抑え、貯油部に貯えられる潤滑油は最低でも油面がベーン背圧付与装置下部の潤滑油供給口より高く維持する必要があり、そのために高圧室内に鉛直方向に移動可能な略水平の安定板を備え、この安定板は高圧室貯油部に貯えられた潤滑油表面に伴って移動する構造としたものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１１８３６５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、図７及び図８に示すように安定板１０１の全周囲と高圧ケース１０２の壁及びベーン背圧付与装置１０３との隙間を部品及び組立のバラツキを考慮すると数ｍｍ確保する必要がある。

コンプレッサ起動後しばらくして冷媒の吐出が安定した時には、冷媒の吐出量も少なくなり安定板１０１周囲の隙間から流れ込む冷媒の流れも安定し、油面の波立ちを抑えることができるので貯油部１０４の油面も潤滑油供給口１０７より高く維持され、貯油部１０４に貯えられた潤滑油をベーン背圧部に供給することによりベーン背圧部の圧力は適正に安定するのでベーンジャンプ現象もなくベーンとシリンダの衝突による振動や騒音が発生することはない。

一方、均圧起動やサーモ断続起動後数秒間の間は、大量の冷媒が吐出されるので下向きの流れが強くなり、図７中矢印のように安定板１０１周囲の隙間から吐出冷媒の噴流が貯油部１０４内へ流入し、その噴流よって貯えられた潤滑油のほとんどが吐出冷媒の流れに乗って高圧室１０５へ巻き上げられ、圧縮ガス吐出口１０６から冷凍サイクル中へ排出されてしまう。このため、貯油部１０４の潤滑油量が減少し、本来潤滑油のみを供給すべき潤滑油供給口１０７より油面が下がり冷媒のガス成分がベーン背圧部へ供給されることもある。

また、貯油部１０４の油面が潤滑油供給口１０７より高い場合でも、潤滑油中に吐出冷媒が流れ込むので潤滑油供給口１０７周辺の潤滑油が泡立ち状態になり潤滑油供給口１０７から冷媒の一部がガス成分として混入する。

このガス成分の供給または混入により、起動から安定状態になるまでの数秒間の間はベーン背圧部に供給される潤滑油の圧力が不足してベーンジャンプ現象が発生し、ベーンとシリンダの衝突によって圧縮機の振動や騒音が発生するという課題と、潤滑不良によってベーン先端の磨耗が大きくなって耐久性が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、均圧起動やサーモ断続のような起動時においても高圧ケースの貯油室に貯えられた潤滑油面の波立ちや泡立ちを防止すると共に、貯油部に貯えられた潤滑油の一部が冷媒の流れに巻き上げられて圧縮ガス吐出口から冷凍サイクル中へ排出されてしまうことを抑制して、貯油部の貯油量の減少を抑制することにより低騒音、高性能、高耐久性の圧縮機を提供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、本発明の圧縮機は冷媒が吐出される高圧ケース内に後部側板と隔壁によって区画形成された高圧室と貯油室を備え、その隔壁の一部を凹めた油溜部と、その油溜部に冷媒から分離された潤滑油を貯油室へ排出する連通路を設けた構造としたものである。

これによって、均圧起動やサーモ断続起動後数秒間の間のように、大量の冷媒が吐出されて下向きの流れが強くなり、吐出冷媒が連通部を通って貯油室内に流入し動圧がかかったとしても連通路が一つしかないため一方向の流れとなり貯油室内に溜まっている潤滑油は高圧室へ漏れ出しにくくなるので、貯油室の油面が潤滑油供給口より高く維持でき、ベーン背圧部に冷媒ガスが流入することを防止できる。

また、本発明の圧縮機は油溜部の上部に整流板を設け、冷媒の主流が油溜部に流入しないようにしたものである。

これによって、起動時に大量の冷媒が高圧室に吐出された時でも冷媒流が油溜部の上部に設けられた整流板で上方に整流され、主流が油溜部に流入せず動圧がかかり難くなり、貯油室に溜まっている潤滑油の油面の波立ちや泡立ちを防止することができるので、ベーン背部に供給される潤滑油中に混入するガス成分を少なくすることができる。

また、本発明の圧縮機の連通路は冷媒から分離された潤滑油が油溜部に溜まることなく貯油室へ排出される通路面積としたものである。

これによって、潤滑油が油溜部に溜まらずに速やかに連通路から貯油室へ排出されるので、貯油室に溜まっている潤滑油を吐出冷媒が巻き上げることが殆ど無くなり、圧縮ガス吐出口から冷凍サイクル中への潤滑油の排出を少なくすることができる。

本発明の圧縮機は、ベーン背圧部に供給される潤滑油中のガス成分の混入を抑制して、ベーンジャンプ現象が発生せず圧縮機の振動や騒音を低減することができ、またベーン先端の磨耗を抑制し圧縮機の耐久性を向上することができる。

さらに、圧縮ガス吐出口から冷凍サイクル中への潤滑油の排出を抑制して、冷凍サイクルのシステム性能を向上することができる。

第１の発明の圧縮機は、潤滑油を含む気流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構により圧縮された気流体が導かれ気流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離されて貯えられる貯油部を持つ高圧ケースを備える圧縮機において、高圧ケースを隔壁によって高圧室と貯油室に区画形成し、前記隔壁の一部を凹めた油溜部と、前記油溜部に気流体から分離された潤滑油を貯油室へ排出する連通路を設けたもので、均圧起動やサーモ断続起動後数秒間の間のように、大量の冷媒が吐出されて下向きの流れが強くなり、吐出冷媒が連通部を通って貯油室内に流入し動圧がかかったとしても連通路が一つしかないため一方向の流れとなり貯油室内に溜まっている潤滑油は高圧室へ漏れ出しにくくなる。

そのため、貯油室内の潤滑油が高速で旋回している高圧室の冷媒に巻上げられにくくなり、貯油室内の油面が潤滑油供給口より上方に維持されるのでベーン背部へ潤滑油が十分に供給されてベーン背部の圧力が安定するのでベーンジャンプ現象が発生しにくくなり、圧縮機の振動や騒音の発生を低減することができる。

さらに、潤滑油供給口からベーン背部を通じて圧縮機構内に潤滑油を十分に供給できるので、ベーン先端の磨耗を抑制し圧縮機の耐久性を向上させることができる。

第２の発明は、油溜部の上部に整流板を設け、冷媒の主流が油溜部に流入しないようにしたもので、起動時に大量の冷媒が高圧室に吐出された時でも冷媒流が油溜部の上部に設けられた整流板で上方に整流され、主流が油溜部に流入せず動圧がかかり難くなる。

そのため、貯油室に溜まっている潤滑油の油面の波立ちや泡立ちを防止することができ、潤滑油供給口から供給される潤滑油中にガス成分が殆ど混入しないのでベーン背部の圧力が十分確保されてベーンジャンプ現象が発生せず、圧縮機の振動や騒音の発生をさらに低減することができる。

第３の発明は、連通路の面積を冷媒から分離された潤滑油が油溜部に溜まることなく貯油室へ排出される通路面積としたもので、冷媒から分離された潤滑油が油溜部に溜まらず貯油室へ排出されので、貯油室に溜まっている潤滑油を吐出冷媒が巻き上げることが殆ど無くなり、圧縮ガス吐出口から冷凍サイクル中への潤滑油の排出を少なくすることができる。

そのため、潤滑油の冷凍サイクルへの悪影響が小さくなり、システム性能を向上することができる。

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１５は隔壁１６によって区画形成され、吐出冷媒は高圧室１４の上部に設けられた圧縮ガス吐出口１７から冷凍サイクル中（図示せず）へ吐出される。

隔壁１６の一部を凹めた油溜部１８には冷媒から分離された潤滑油を貯油室１５へ排出する連通路１９が設けられている。本実施形態では連通路１９の寸法は幅０．５ｃｍ、奥行き０．５ｃｍ、通路面積０．２５平方センチメートルを有したものとしている。

潤滑油は貯油室１５下部に設けられた潤滑油供給口２０から吸い込まれ、供給通路２１からベーン背圧付与装置２２を介して給油路２３を通り後部側板７に設けられた油溝２４から前部側板６と後部側板７及びベーン４で仕切られたベーン背圧部２５に供給される。

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、これに伴い吸入冷媒が吸入口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吐出冷媒は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１２に吐出され、高圧ケース１３上部の高圧室１４内に流入して圧縮ガス吐出口１７から冷凍サイクル中（図示せず）へ排出される。

一方吐出冷媒中に含まれる潤滑油の一部は高圧ケース１３の壁や隔壁１６などに衝突して吐出冷媒から分離され高圧室１４の下部の隔壁１６上に溜まり、隔壁１６の一部を凹めた油溜部１８の底面に形成された連通部１９から貯油室１５へ排出される。

貯油室１５に溜まった潤滑油は貯油室１５下部に設けられた潤滑油供給口２０から吸い込まれ、供給通路２１からベーン背圧付与装置２２を介して給油路２３を通り後部側板７に設けられた油溝２４から前部側板６と後部側板７及びベーン４で仕切られたベーン背圧部２５に供給される。ベーン背圧付与装置２２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。

ベーン背圧部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、潤滑油はベーン背圧部２５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。

均圧起動やサーモ断続起動後数秒間の間のように、大量の冷媒が吐出されて下向きの流れが強くなり、吐出冷媒が連通路１９を通って貯油室１５内に流入し動圧がかかったとしても、従来と違って高圧室１４と貯油室１５は隔壁１６で区画されているので隙間がなく連通路１９が一つしかないため一方向の流れとなり貯油室内１５に溜まっている潤滑油は高圧室１４へ漏れ出しにくくなるので、貯油室１５の油面が潤滑油供給口２０より高く維持でき、ベーン背圧部に冷媒ガスが流入することを防止できる。そのため、ベーン背圧部２５へ潤滑油が供給されてベーン背圧が安定し、圧縮機の振動や騒音の発生を低減することができる。

さらに、潤滑油供給口２０からベーン背圧部２５を通じて圧縮機構内に潤滑油を常に供給できるので、ベーン４先端の磨耗を抑制し圧縮機の耐久性を向上させることができる。

（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４を参照して説明する。なお、上記実施形態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。

油溜部１８の上部に整流板２６ｂを設け、気流体の主流が油溜部１８に流入しないようにしたもので、起動時に高圧室１４に吐出された大量の冷媒を整流板２６ａで一方向（図中Ｘ方向）の流れに整流し、隔壁１６で吐出冷媒を略水平方向に整流して、さらに油溜部１８の上部に設けられた整流板２６ｂで上方に整流して旋回させ、吐出冷媒を圧縮ガス吐出口１７から冷凍サイクル中に吐出している。

高圧ケース１３の壁や隔壁１６に衝突して分離された潤滑油は冷媒ガスより重く粘性が大きいため隔壁１６に沿って冷媒流に押されて油溜部１８へ流入し、連通路１９から貯油
室１５へ排出される。隔壁１６近傍の吐出冷媒は上述したように整流板２６ｂにより略水平から上方へ流れているため、油溜部１８に主流が流入せず貯油室１５へ動圧がかかり難くなる。そのため、貯油室１５に溜まっている潤滑油の油面の波立ちや泡立ちを防止することができ、潤滑油中に冷媒ガスが混入し難くなり、潤滑油供給口２０から供給される潤滑油中にガス成分が殆ど混入しないのでベーン背圧部２５の背圧が十分確保されて、圧縮機の振動や騒音の発生をさらに低減することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の圧縮機の他の実施形態について、図５、図６を参照して説明する。なお、上記実施形態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。

本発明の連通路１９の面積を冷媒から分離された潤滑油が油溜部１８に溜まることなく貯油室１５へ排出される通路面積としたものである。

本実施形態においては、連通路１９の寸法及び通路面積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く、具体的には連通路１９を幅1ｃｍ、奥行き３ｃｍで３平方センチメートルの通路面積としている。

このようにすることにより、運転時に吐出冷媒から分離された潤滑油量よりも貯油室１５に排出される潤滑油量が多くなって油溜部１８に溜まらなくなり、また動圧も貯油室１５へかかり難いため、冷媒流が潤滑油を巻き上げることが殆ど無くなり、高圧室１４の圧縮ガス吐出口１７から冷凍サイクルに吐出される冷媒ガス中に含まれる潤滑油を少なくすることができる。

そのため、冷凍サイクルの熱交換器（図示せず）の熱伝達が向上し、配管（図示せず）の圧力損失が低減されるので、システム性能を向上することができる。

尚、本実施形態では連通路１９を高圧ケース１３の隔壁１６に設けているが、後部側板７に設けてもよく、本実施例と同様な作用、効果を奏する。

以上のように、本発明の圧縮機は、均圧起動やサーモ断続のような起動時においてもベーン背圧部に供給される潤滑油中に冷媒のガス成分の混入が抑制されて、ベーン背圧部の圧力が十分確保されて安定するため、圧縮機の振動や騒音を低減することができる。

また、圧縮ガス吐出口から冷凍サイクル中への潤滑油の排出を少なくして、冷凍サイクルのシステム性能を向上することが出来るため、その他の形式の圧縮機構を持った圧縮機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 図１の高圧ケースのＣ−Ｃ矢視図 本発明の実施の形態２における高圧ケースのＣ−Ｃ矢視図 本発明の実施の形態３における圧縮機の断面図 図５の高圧ケースのＣ−Ｃ矢視図 従来例における高圧ケースの断面図 従来例における図７に示すＡ−Ａ断面図

符号の説明

７ 後部側板
１３ 高圧ケース
１４ 高圧室
１５ 貯油室
１６ 隔壁
１７ 圧縮ガス吐出口
１８ 油溜部
１９ 連通路
２０ 潤滑油供給口
２５ ベーン背圧部
２６ａ 整流板
２６ｂ 整流板

Claims (3)

1. 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前記気流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離されて貯えられる貯油部を持つ高圧ケースを備える圧縮機において、前記高圧ケースを隔壁によって高圧室と貯油室に区画形成し、前記隔壁の一部を凹めた油溜部と前記油溜部に気流体から分離された潤滑油を貯油室へ排出する連通路を設けたことを特徴とする圧縮機。
2. 前記油溜部の上部に整流板を設け、気流体の主流が前記油溜部に流入しないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記連通路は気流体から分離された潤滑油が油溜部に溜まることなく前記貯油室へ排出される通路面積としたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。

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