JP2009281223A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の高速回転時における信頼性の向上。
【解決手段】圧縮室８と貯油室５２とを連通する連通路５９と、連通路５９を開閉する開閉弁６０とを設け、圧縮機の回転数が急激に上昇し過圧縮状態で運転されるよう場合、圧縮室８と貯油室５２の圧力差があらかじめ設定した圧力差に達すると開閉弁６０が開弁し、圧縮機の圧縮冷媒の一部が圧縮室８から連通路５９より貯油室５２内へ流入することで、貯油室５２に溜まった潤滑油の油面は乱れ、波立つため、貯油室５２と分離室５１を結ぶ再導入孔５７より潤滑油の一部が噴出され、冷凍サイクル中の冷媒に含まれる潤滑油量が増加して適量になり、吐出温度が低下して圧縮機の信頼性を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の圧縮を行う圧縮機に関するもので、たとえば自動車用空調装置などの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、圧縮された流体（以下冷媒と呼ぶ）と共に圧縮機構を潤滑する潤滑油の一部を圧縮機から空調システムの冷凍サイクル中へ吐出してしまう。圧縮機より冷媒と共に吐出される潤滑油の量が冷凍サイクル中に多くなればなるほど空調システムの効率が低下し、冷暖房能力が低下する。

このため、空調システムの冷凍サイクル中への潤滑油の吐出を抑制し空調システムの効率を向上させるため、圧縮機構の吐出側に、圧縮された冷媒から潤滑油を分離する分離室を設けている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の横断面図を示すものである。図５に示すように、圧縮機１００は、フロントハウジング１０１内にスクロール型圧縮機構１０２が構成され、前記フロントハウジング１０１は前記スクロール型圧縮機構１０２を介してリアハウジング１０３に固定されている。このリアハウジング１０３内には、前記圧縮機構１０２の吐出口から吐出される冷媒から潤滑油を分離する分離室５１、及び前記分離室５１にて分離された潤滑油を貯える貯油室５２が構成されている。
特開平１１−８２３５２号公報

しかしながら、前記従来の圧縮機においては、例えば自動車に搭載した圧縮機では、運転時に急激なシフトダウンを行った場合や、急加速を行った場合のように、圧縮機が高速回転になる場合には、分離室内の流体の旋回流が速くなり、潤滑油の分離効率が向上する。この時、冷凍サイクル中の冷媒に含まれる潤滑油量が減り、冷凍サイクルのオイル循環率が低下する。ここでオイル循環率とは、冷凍サイクル中の冷媒に対する潤滑油量の比をいう。上述のオイル循環率が低下すると、冷凍サイクルのシステム効率は向上するが、冷媒中の潤滑油による吸熱作用が小さくなるため、吐出ガスの温度は上昇し、圧縮機構の焼き付き等の原因になり、圧縮機の信頼性および耐久性が悪くな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、圧縮機の高速回転時に冷凍サイクル中の冷媒に含有する潤滑油量が少なくなり吐出温度が過度に上昇することを抑制し、信頼性の高い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、圧縮室と貯油室との間に相互に冷媒移動を許容する連通路と、前記圧縮室と前記貯油室の圧力差を感知して開閉する開閉弁とを設けた構成としたものである。

このような構成によって、圧縮機の回転数が急激に上昇し過圧縮状態で運転されるような場合、圧縮室と貯油室の圧力差があらかじめ設定した開閉弁の設定圧力に達すると開閉弁が開弁する。このとき、圧縮室と貯油室の静圧の差により圧縮機の圧縮冷媒の一部が圧縮室から上記連通路より貯油室内へ流入する。貯油室に流入する圧縮冷媒によって貯油室
に溜まった潤滑油の油面は乱れ、波立つため、貯油室と分離室を結ぶ連絡口より潤滑油の一部が噴出される。この噴出された潤滑油は分離室からガス排出口へ、そして冷凍サイクル中へと潤滑油が吐出されることになるので、冷凍サイクル中の冷媒に含まれる潤滑油量は増えることになる。これによって冷凍サイクル中の冷媒に不足していた含有潤滑油量が適量になり、潤滑油の吸熱作用によって吐出温度が低下して圧縮機の信頼性を確保することができる。

本発明の圧縮機は、圧縮機の高速回転時において、圧縮機の潤滑部潤滑不足を解消させ信頼性の向上を図ることができる。

第１の発明は、潤滑油を含む流体（冷媒）を圧縮する圧縮室と、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において、前記圧縮室と前記貯油室とを連通する連通路と、前記連通路を開閉する開閉弁とを設けたことを特徴とするものである。

この構成により、圧縮機の圧縮冷媒の一部が圧縮室から貯油室内へ開閉弁を介して連通路より流入し、貯油室に溜まった潤滑油の油面は乱れ、波立つため、この貯油室と連通する分離室より潤滑油の一部が噴出される。噴出された潤滑油は分離室から冷凍サイクル中へと吐出されることになるので、冷凍サイクル中の冷媒に含まれる潤滑油量は増えることになり、冷凍サイクル中の冷媒に不足していた含有潤滑油量が適量になる。このとき、潤滑油の吸熱作用により吐出温度は低下して圧縮機の信頼性を確保することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の開閉弁を、圧縮室と貯油室との圧力差が所定の圧力差以上になったときに開弁することを特徴とするもので、圧縮機の圧力差が所定の圧力差以上になると、開閉弁が開弁して圧縮室または吐出口と貯油室とを連通する。

この構成により、圧縮機の高速回転時であっても冷凍サイクル中のオイル循環率を適度な値に保つことができ、圧縮機の信頼性を確保することが可能となる。

以下、本発明の圧縮機について、添付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は、本発明の実施の形態１による圧縮機の横断面図、図２は、図１に示す圧縮機のＡ−Ａ断面図、図３は、図１に示す圧縮機の高圧ケース１２のＢ矢視図、図４は図１に示す開閉弁６０の詳細図である。

図１に示す圧縮機において、円筒形のシリンダ１内に前部側板６および後部側板７により閉塞されて圧縮室８が形成され、前記後部側板７には高圧ケース１２が取り付けられている。前記高圧ケース１２内には高圧室１４、分離室５１及び貯油室５２が形成されている。

また、図１及び図２に示すように、圧縮室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１３に接続され、吐出口１０と高圧通路１３との間には吐出弁１１が配設されている。さらに、高圧室１４は導入孔５３を介して、圧縮された高圧冷媒に含まれる潤滑油を分離するための分離室５１と連通している。分離室５１は導油路５０を介して貯油室５２と連通しており、貯油室５２内上部と圧縮室８との間には連通路５９が、貯油室５２内下部と圧縮室８との間には給油路１８が形成されている。

連通路５９の貯油室側には剛球よりなる開閉弁６０が設けられ、開閉弁６０が押接するように弾性体６１が設けられている。また、給油路１８の途中には、ベーン背圧付与装置１６が設けられている。前記弾性体６１は、図４に示すように、ピン等の固定手段６２により連通路５９内に固定される構成となっている。

また、図２に示すように、円筒内壁を有するシリンダ１には略円柱状のロータ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。前記ロータ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、前記ベーンスロット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。前記ロータ２にはこれと一体的に駆動軸５が形成されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、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、これに伴い低圧流体（冷媒）が吸入口９より圧縮室８内に流入する。ロータ２の回転に伴い圧縮された高圧流体は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１３に吐出され、高圧室１４内に流入する。さらに、高圧流体は導入孔５３から分離室５１に流入し、分離室５１で高圧流体に含まれる潤滑油が分離され、高圧流体はガス排出口５８より圧縮機外に吐出され、分離された潤滑油は内周面４９に沿って下方に移動する。

貯油室５２に溜められた潤滑油は給油路１８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、各部を潤滑すると共に、ベーン背圧室１７に供給され、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。潤滑油の給油は貯油室５２から圧縮機構に潤滑油を供給する給油路１８を介して行われ、ベーン背圧調整装置１６が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流体（冷媒）圧力に応じて制御する。

ここで、自動車に搭載した圧縮機の場合に、運転時に急激なシフトダウンを行った場合や、急加速を行った場合のように、圧縮機の回転数が急激に上昇して過圧縮状態になって圧縮室８と貯油室５２の圧力差が所定の圧力差よりも大きくなると、弾性体６１が開閉弁６０の鋼球を押し付ける力よりも圧縮室８の圧力の方が高くなることにより、開閉弁６０が開弁する。通常運転時には、弾性体６１が開閉弁６０である鋼球を押し付ける力のほうが大きいため、開閉弁６０は閉じたままとなる。開弁された圧縮室８より吐出した吐出流の一部は連通路５９から貯油室５２へ勢いよく導入される。このとき、貯油室５２に流入する圧縮冷媒によって貯油室５２に溜まった潤滑油の油面は乱れ、波立つため、貯油室５２と分離室５１を結ぶ再導入孔５７より潤滑油の一部が分離室５１内に噴出される。この噴出された潤滑油は、分離室５１からガス排出口５８を介して冷凍サイクル中に吐出される。その結果、冷凍サイクルシステム中の冷媒に含まれる循環油の量が増加して適量になり、オイル循環率が上昇する。このとき潤滑油による吸熱作用によって、圧縮された高圧冷媒の吐出温度が低下する。

以上のように、本実施の形態では、圧縮機の圧縮室８と貯油室５２との間に相互に流体移動を許容する連通路５９と、前記圧縮室８と前記貯油室５２の圧力差を感知して開閉する開閉弁６０を設けた構成とすることで、圧縮機の回転数が急激に高くなるような場合であっても、冷媒中に潤滑油を吐出させ、冷凍システム中のオイル循環率を上げることができる。これにより吐出温度が低下し、圧縮機構の焼付き等を防いで信頼性の高い圧縮機を提供することが可能となる。また圧縮機の回転数が急激に上昇する場合ではなく、通常の運転時には、圧縮室８と貯油室５２の圧力差が開閉弁６０の開弁圧力値に達しないため開
閉弁は閉じたままとなり、圧縮室８と貯油室５２は連通しない。この場合は、逆にオイル循環率を低く抑えることができ、冷凍サイクルのシステム効率が上昇するという効果を有する。また、連通路５９の開閉弁６０の開閉に圧縮室８と貯油室５２の差圧を利用することにより、高価な部品を用いることなく安価に製造することが可能となる。

なお、本実施の形態では、連通路５９、開閉弁６０及び弾性体６１はそれぞれ一つとしたが、複数であってもよい。また、本実施の形態では、圧縮機としてスライディングベーン型ロータリ圧縮機構を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローリングピストン型、スクロール型等その他の圧縮機構であってもよい。

以上のように本発明にかかる圧縮機は、圧縮機の高速回転時にも冷媒中の潤滑油量を適正量に保つことができ、信頼性の確保が可能となるので、各種圧縮機を搭載する空気調和機をはじめ、冷凍、冷熱サイクルを利用した装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１による圧縮機の横断面図 図１に示す圧縮機のＡ−Ａ断面図 図１に示す圧縮機の高圧ケースのＢ矢視図 図１に示す開閉弁６０の詳細図 従来の圧縮機の横断面図

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 圧縮室
９ 吸入口
１０ 吐出口
１１ 吐出弁
１２ 高圧ケース
１３ 高圧通路
１４ 高圧室
１６ ベーン背圧付与装置
１７ ベーン背圧室
１８ 給油路
４９ 内周面
５０ 導油路
５１ 分離室
５２ 貯油室
５３ 導入孔
５４ 貯油室側開口路
５７ 再導入孔
５８ ガス排出口
５９ 連通路
６０ 開閉弁
６１ 弾性体
６２ 固定手段
１００ 従来の圧縮機
１０１ フロントハウジング
１０２ スクロール型圧縮機構
１０３ リアハウジング

Claims (2)

1. 潤滑油を含む流体を圧縮する圧縮室と、前記圧縮室により圧縮された前記流体が吐出される吐出口と、前記吐出口を開閉する吐出弁と、圧縮された前記流体が導かれる高圧室と、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、前記圧縮室と前記貯油室とを連通する連通路と、前記連通路を開閉する開閉弁とを設けたことを特徴とする圧縮機。
2. 圧縮室と貯油室との圧力差が所定の圧力差以上になったときに開弁する開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。

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