JP2009185730A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒に混入しているオイルを高効率で分離することが可能なコンプレッサを提供する。
【解決手段】 本発明は、圧縮機構部１０によって圧縮された冷媒Ｒが導入される円筒状のオイル分離室４０がハウジング２内に配置され、オイル分離室４０は、冷媒Ｒが導入される冷媒導入口１９ｄと、この冷媒導入口１９ｄから導入された冷媒Ｒが螺旋状に流れるようにガイドする螺旋状ガイド壁４７とを有し、螺旋状ガイド壁４７はオイル分離室４０のほぼ全周にわたって形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒に混入しているオイルを分離する機能を備えたコンプレッサに関する。

コンプレッサでは、冷媒中に混入したオイルを除去する必要があり、コンプレッサにはオイルを分離するオイル分離室が設けられている。特許文献１には遠心分離型のオイル分離室を備えたコンプレッサが開示されている。

特許文献１に記載のオイル分離室は円筒状となっており、その冷媒導入口の上部に下降流発生部が対向するように形成されている。

下降流発生部は下方に向かって伸びる螺旋状となっている。この下降流発生部はオイル分離室の全周のほぼ１／４周程度の長さとなっており、冷媒導入口からの冷媒に螺旋状の遠心力を付与する。そして、冷媒が螺旋状となって流れる間に、冷媒に混入していたオイルが遠心力によってオイル分離室の壁面に付着し、自重で壁面に沿って流れ落ちるため、冷媒とオイルとを分離するように作用する。
特開２００７−１２６９７８

しかしながら、従来構造のオイル分離室においては、下降流発生部はオイル分離室に流れ込んだ冷媒が螺旋状に流れるようにその方向付けをするだけである。このため、冷媒が流れる螺旋流の巻数が少ないばかりでなく、冷媒はその流れの断面積を徐々に拡大しながら、すなわち冷媒流が拡散するように流れる。これにより、螺旋状の流路とは逆方向の流れが発生し易く、逆方向の流れの発生によって渦が形成される。これらによりオイルの分離効率が低下する問題がある。

そこで、本発明は、オイル分離室に流入した冷媒から効率良くオイルを分離することができる構造のコンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明はシリンダ室を有する圧縮機構部がハウジング内に配置され、前記圧縮機構部が冷媒を前記シリンダ室に吸引し、圧縮して吐出するコンプレッサであって、前記圧縮機構部によって圧縮された冷媒が導入される円筒状のオイル分離室が前記ハウジング内に配置され、前記オイル分離室は、前記冷媒が導入される冷媒導入口と、この冷媒導入口から導入された冷媒が螺旋状に流れるようにガイドする螺旋状ガイド壁とを有し、前記螺旋状ガイド壁はオイル分離室のほぼ全周にわたって形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項1記載のコンプレッサであって、前記オイル分離室には、前記冷媒導入口の近傍に、冷媒の流れを一定方向に特定する方向特定用壁が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載のコンプレッサであって、前記方向特定用壁は前記冷媒導入口の接線方向に設置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコンプレッサであって、前記螺旋状ガイド壁の最終端は、前記冷媒導入口の下端位置とほぼ同じ高さであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、オイル分離室のほぼ全周にわたって螺旋状ガイド壁を形成しているため、オイル分離室に導入された冷媒がほぼ１周にわたって螺旋状に流れ、２周目の螺旋状の冷媒流は１周目の螺旋状の冷媒流によって断面積が拡散されることが防止される。又、冷媒流は螺旋の巻数が多くなって流れる。このため、冷媒中のオイルが遠心力によってオイル分離室の壁面に確実に付着し、オイルの分離効率を高効率とすることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、方向特定壁が冷媒の螺旋状の流れを一定方向に特定するため、逆方向への螺旋流が生成されることがなく、逆方向の螺旋流との衝突による渦ができることがなくなる。このため、オイルの分離をさらに効率良く行うことができる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果に加え、方向特定用壁を冷媒導入口の接線方向に設置することにより、螺旋状の冷媒の流れを一定方向により特定することができ、逆方向への螺旋流れが生成されることがないので、オイルの分離を効率良く行うことができる。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３の発明の効果に加え、螺旋状の冷媒流を密な流れとすることができ、しかも螺旋流の巻数を多くできる。従って、さらにオイルの分離効率を増大させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は、本発明の一実施の形態を示し、図１はこの実施の形態のコンプレッサ（電動コンプレッサ）の断面図、図２はコンプレッサに配置されたオイル分離室の斜視図、図３はオイル分離室の変形例、図４はオイル分離室の作用を説明する断面図である。

図１に示すように、コンプレッサ１は、ハウジング２と、圧縮機構部１０と、モータ２０と、オイル分離室４０とを有する。ハウジング２は、ほぼ筒状のコンプレッサハウジング部材３と、コンプレッサハウジング部材３の開口側の側面に配置されたフロントハウジング部材４と、コンプレッサハウジング部材３の他方の側面に配置されたモータハウジング部材５とから構成されている。コンプレッサハウジング部材３、フロントハウジング部材４及びモータハウジング部材５は、共にアルミ合金製である。

圧縮機構部１０は、コンプレッサハウジング部材３内に収容されている。圧縮機構部１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の両側面に配置された２つのサイドブロックであるフロントサイドブロック１２及びリアサイドブロック１３とを備えている。これらブロック１１，１２，１３は、ボルト（図示省略）によって固定されていると共に、これらブロック１１，１２，１３内にはシリンダ室１４が形成されている。シリンダブロック及び両側のサイドブロック１２、１３は、各ハウジング部材３，４，５と同様にアルミ合金製である。

シリンダ室１４内にはロータ１５が収容されている。ロータ１５の中心には回転軸１６が貫通され、ロータ１５と回転軸１６とは固定されている。回転軸１６は、フロントサイドブロック１２、リアサイドブロック１３に回転自在に支持されている。回転軸１６のリア側は、リアサイドブロック１３より外部に突出されている。

ロータ１５の外周の等間隔位置には、ベーン１７が突出・後退自在にそれぞれ設けられている。各ベーン１７は、ロータ１５の回転時には背圧及び自らの遠心力によってシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１７間によって、シリンダ室１４内には複数の圧縮室が形成される。各圧縮室は、ロータ１５の回転に応じてその容積を拡大し、冷媒を吸入する吸入行程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮行程を繰り返す。吸入行程では、外部の冷媒が冷媒吸入経路１８を通って吸入され、圧縮行程では、圧縮された冷媒が冷媒吐出経路１９及びオイル分離室４０を通って外部に吐出される。

モータ２０は、モータハウジング部材５内に収容されている。モータ２０は、回転軸２１に固定されたロータ２２と、モータハウジング部材５の内周面に固定されたステータ２３とを備えている。回転軸２１はモータハウジング部材５に回転自在に支持されている。回転軸２１の一端側は圧縮機構部１０の回転軸１６に連結されている。ロータ２２の内部には板状の永久磁石が複数枚挿入されている。

ステータ２３は、軟磁性体のコア２３ａとこれに巻装されたコイル２３ｂとからなる。このコイル２３ｂには、インバータ等からなるモータ制御部２６より駆動電流が通電される。モータ制御部２６は、フロントハウジング部材４に搭載されている。

シリンダブロック１１には、冷媒吸入経路１８の一部を構成する吸入室と、この吸入室とシリンダ室１４を連通する吸入口とが１８０度回転位置の２箇所に設けられている。シリンダブロック１１等には、冷媒吐出経路１９の一部を構成する吐出室と、この吐出室とシリンダ室１４間を連通する吐出口とが１８０度回転位置の２箇所に形成されている。

上記構成において、モータ２０が回転すると、回転軸２１の回転と一体になって圧縮機構部１０の回転軸１６が回転し、これによって圧縮機構部１０が駆動する。すると、冷媒吸入経路１８を通って冷媒が圧縮機構部１０のシリンダ室１４に吸引され、圧縮機構部１０のシリンダ室１４で圧縮された冷媒が冷媒吐出経路１９及びオイル分離室４０を通って吐出される。このような冷媒の圧縮動作が連続的に行われる。

オイル分離室４０はモータにハウジング部材５のリア側に配置されている。オイル分離室４０は冷媒吐出経路１９に接続されており、圧縮機構部１０のシリンダ室１４で圧縮された冷媒が導入される。オイル分離室４０内では、冷媒と冷媒に混入しているオイルとの分離が行われる。図１において、符号１９ｄは、冷媒吐出経路１９の導入口であり、この冷媒導入口１９ｄから冷媒がオイル分離室４０内に導入される。

図２及び図３によりオイル分離室４０の構造を説明する。オイル分離室４０はモータハウジング部材５に縦長の円筒穴を形成することにより構成されており、円筒状の内壁面４１と、内壁面４１の下端部の底面４２と、底面４２に形成されたオイル排出穴４３とを備え、オイル排出穴４３がオイル溜め室５２（図１参照）に連通している。内壁面４１の上部の１部には、冷媒Ｒの冷媒導入口１９ｄが開口しており、冷媒導入口１９ｄから冷媒Ｒがオイル分離室４０内に導入される。

オイル分離室４０の内部には、ガイド部材４５が配置される。ガイド部材４５はガイド筒４６と、ガイド筒４６の外面に形成された螺旋状ガイド壁４７及び方向特定用壁４８とを備えている。ガイド筒４６は上下方向に伸びる縦長円筒状となっており、その内部には冷媒路４９が上下方向に貫通し、冷媒路４９の上端部が冷媒吐出口５０となっている。

螺旋状ガイド壁４７はガイド筒４６の外面上部に形成されている。螺旋状ガイド壁４７は螺旋状凸部５１をガイド筒４６の外面に一体的に形成し、この螺旋状凸部５１の下面を螺旋状ガイド壁４７として用いるものである。従って、螺旋状ガイド壁４７はガイド筒４６の周囲で長さ方向に沿った螺旋状となっている。螺旋状ガイド壁４７はガイド筒４６の外周をほぼ１周するように、すなわちガイド筒４６の略全周にわたって形成されるものであり、これにより螺旋状ガイド壁４７はオイル分離室４０のほぼ全周にわたって形成されている（図２参照）。かかる螺旋状ガイド壁４７はオイル分離室４０内に導入した冷媒Ｒが螺旋状となって流れるように案内するものである。

方向特定用壁４８は、螺旋状凸部５１の一部をガイド筒４６の長さ方向に沿って直線的に伸ばすことにより形成される。方向特定用壁４８は冷媒導入口１９ｄの近傍に設けられるものであり、図２（Ｂ）で示すように、冷媒導入口１９ｄに沿って伸びた状態で冷媒導入口１９ｄに臨んでいる。方向特定用壁４８はオイル分離室４０に導入された冷媒Ｒの逆流を防止して冷媒Ｒが螺旋状ガイド壁４７に沿って流れるように冷媒Ｒの流れを一定方向（螺旋状ガイド壁４７の方向）に特定するものである。

図３は、方向特定用壁４８が冷媒導入口１９ｄの接線方向に設置されている例を示す。このように、冷媒導入口１９ｄの接線方向に方向特定用壁４８を設けることにより、螺旋状の冷媒の流れを一定方向に、かつ滑らかに特定することができ、逆方向への螺旋流れが生成されることがないので、オイルの分離を効率良く行うことができる。

図４はオイル分離室４０の作用を示す。シリンダ室１４で圧縮された冷媒Ｒはオイルが混入した状態のままで冷媒導入口１９ｄからオイル分離室４０内に流入する。オイル分離室４０内においては、冷媒Ｒは螺旋状ガイド壁４７と接触し、同ガイド壁４７に沿って螺旋状となって流れる。螺旋状となって冷媒Ｒが流れることにより、冷媒Ｒ中のオイルＡは遠心力によってオイル分離室４０の内壁面４１に付着する。付着したオイルＡは自重によってオイル排出穴４３からオイル溜め室に戻される。これにより、冷媒ＲからオイルＡを分離することができる。オイル分離後の冷媒Ｒはガイド筒４６の冷媒路４９を通過し、冷媒吐出口５０から外部に吐出される。

以上の作動において、この実施の形態では、螺旋状ガイド壁４７はオイル分離室４０のほぼ全周にわたっているため、冷媒Ｒは安定した螺旋流となって螺旋状ガイド壁４７に沿って流れる。そして、螺旋状ガイド壁４７を１周したときに２周目の螺旋流となる。この２周目の螺旋流は冷媒導入口１９ｄから流入した新たな冷媒Ｒと合流するが、新たな冷媒Ｒも螺旋状ガイド壁４７によって案内されて螺旋状となって流れるため、断面積が拡散することがない。しかも、螺旋流の巻数が多くなって流れることができる。これにより、オイルの分離効率を高効率とすることができる。

以上の構造において、冷媒導入口１９ｄの近傍に特定用壁４８が設けられ、方向特定用壁４８によって冷媒Ｒが螺旋状ガイド壁４７に沿って流れるように規制している。このような規制により、冷媒流に逆方向の螺旋流が生成されることを防止でき、逆方向の螺旋流との衝突に起因した渦ができることがない。これにより螺旋状ガイド壁４７に沿った螺旋流が乱れることがなく、オイルの分離効率をさらに向上することができる。

この実施の形態において、螺旋状ガイド壁４７の最終端は冷媒の導入口１９ｄの下端位置とほぼ同じ高さとなるように設定される。このように設定することにより導入口１９ｄからオイル分離室４０内に流入する冷媒Ｒのほぼ全てを螺旋状の流れとすることができる。これにより、冷媒Ｒの流れを密にすることができると共に、螺旋流の巻数を多くすることができ、オイルの分離効率をさらに増大することができる。

なお、上記実施形態では、いわゆる電動のベーンロータリーのコンプレッサの例を示したが、本発明は、スクロール式のコンプレッサ、斜板式のコンプレッサにおける冷媒とオイルの分離にも適用することができる。

本発明の一実施の形態を示し、コンプレッサの断面図である。 オイル分離室に用いるガイド部材を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はオイル分離室への組み付けの斜視図、（Ｃ）は底面図である。 オイル分離室に用いるガイド部材の他の例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はオイル分離室への組み付けの斜視図、（Ｃ）は底面図である。 オイル分離室の作用を説明する断面図である。

符号の説明

１ コンプレッサ
２ ハウジング
１０ 圧縮機構部
１４ シリンダ室
１９ｄ 冷媒導入口
４０ オイル分離室
４７ 螺旋状ガイド壁
４８ 方向特性用壁
Ｒ 冷媒
Ａ オイル

Claims (4)

1. シリンダ室（１４）を有する圧縮機構部（１０）がハウジング（２）内に配置され、前記圧縮機構部（１０）が冷媒（Ｒ）を前記シリンダ室（１４）に吸引し、圧縮して吐出するコンプレッサ（１）であって、
   前記圧縮機構部（１０）によって圧縮された冷媒（Ｒ）が導入される円筒状のオイル分離室（４０）が前記ハウジング（２）内に配置され、
   前記オイル分離室（４０）は、前記冷媒（Ｒ）が導入される冷媒導入口（１９ｄ）と、この冷媒導入口（１９ｄ）から導入された冷媒（Ｒ）が螺旋状に流れるようにガイドする螺旋状ガイド壁（４７）とを有し、前記螺旋状ガイド壁（４７）はオイル分離室（４０）のほぼ全周にわたって形成されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
2. 請求項1記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記オイル分離室（４０）には、前記冷媒導入口（１９ｄ）の近傍に、冷媒（Ｒ）の流れを一定方向に特定する方向特定用壁（４８）が設けられていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
3. 請求項２記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記方向特定用壁（４８）は前記冷媒導入口（１９ｄ）の接線方向に設置されていることを特徴とするコンプレッサ（１）。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記螺旋状ガイド壁（４７）の最終端は、前記冷媒導入口（１９ｄ）の下端位置とほぼ同じ高さであることを特徴とするコンプレッサ（１）。

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