JP2010106731A - オイルセパレータ内蔵圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出室とオイル分離室の間に設けられる連通孔を、圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成しつつ、オイル分離室内に効率的よく旋回流を形成可能で、オイルセパレータの分離能力に優れたオイルセパレータ内蔵圧縮機を提供する。
【解決手段】吐出室に隣接させて配置され、導入されてくるオイル含有ガスを遠心分離によりガスとオイルに分離し、分離されたオイルを下方に落下させ、ガスを上方に抜き出す分離室と、吐出室からオイル含有ガスを分離室に導入する、吐出室と分離室との連通孔とを有するオイルセパレータ内蔵圧縮機において、オイルセパレータを圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成し、該合わせ構造の合わせ面の位置を分離室の横断面の中心位置よりも一方の合わせ部材側に所定距離だけオフセットさせるとともに、該一方の合わせ部材側に連通孔を形成した
3オイルセパレータ内蔵圧縮機。
【選択図】図３

Description

本発明は、オイルセパレータ内蔵圧縮機に関し、とくに、オイルセパレータ機構の簡素化および小型化、部品点数の低減、組み立ての容易化、分離性能の向上等を図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９に従来のオイル分離室７の横断面構造の例を示すように、吐出室２内のオイルを含むガスが、連通孔１８を通してオイル分離室７内に導入され、オイル分離室７の内壁面に沿って旋回する際に生じる遠心力を利用して、ガスとオイルが分離される。特許文献１では、このオイル分離室７を固定渦巻体構成部材５とケーシング６とを合わせ面１１で合わせる構造によって形成している。そして、連通孔１８もまた、固定渦巻体構成部材５とケーシング６とを合わせ面１１で合わせる構造によって形成されている。
特開２００８−８２２３８号公報

上記のような構造を有する従来のオイルセパレータ内蔵圧縮機２１において、オイル分離室７内に旋回流を効率よく形成するためには、吐出室２から連通孔１８を通してオイル分離室７内に導入されるガスが、オイル分離室７の横断面の外周に沿って連通孔１８から吹き出すように、連通孔１８を形成することが最適である。しかし、このように連通孔１８を形成しようとすると、圧縮機構成用の２つの部材の一方の内部を貫通するように連通孔１８を穿孔しなければならなくなる。すると、従来のオイルセパレータ内蔵圧縮機においては合わせ構造で連通孔１８を形成することができたにも関わらず、そのような合わせ構造で連通孔１８を形成することができなくなる。

そこで本発明の課題は、上記のような最適な連通孔形成状態とそれを達成しようとする際の問題点に着目し、吐出室とオイル分離室の間に設けられる連通孔を、圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成しつつ、オイル分離室内に効率的よく旋回流を形成可能で、オイルセパレータの分離能力に優れ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、吐出室に隣接させて配置され、内部全体が空間に形成され導入されてくるオイル含有ガスを遠心分離によりガスとオイルに分離し、分離されたオイルを下方に落下させ、分離されたガスを上方に抜き出す分離室と、吐出室から上記オイル含有ガスを分離室に導入する、吐出室と分離室との連通孔とを有するオイルセパレータ内蔵圧縮機において、上記オイルセパレータを圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成し、該合わせ構造の合わせ面の位置を上記分離室の横断面の中心位置よりも一方の合わせ部材側に所定距離だけオフセットさせるとともに、該一方の合わせ部材側に上記連通孔を形成したことを特徴とするものからなる。

本発明に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機によれば、オイル含有ガスを遠心分離によりガスとオイルに分離するオイルセパレータ内蔵圧縮機において、上記オイルセパレータを圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成し、該合わせ構造の合わせ面の位置を上記分離室の横断面の中心位置よりも一方の合わせ部材側に所定距離だけオフセットさせるとともに、該一方の合わせ部材側に上記連通孔を形成しているので、連通孔を簡素な単なる合わせ構造により形成しつつ、前述したような望ましい位置に連通孔を形成することが可能になり、その連通孔を通して、分離室内に効率よく旋回流を形成することが可能になる。その結果、簡素な構成を保ちつつ、分離性能を向上することが可能となる。

本発明のオイルセパレータ内蔵圧縮機において、上記連通孔の内壁面の一部は、上記合わせ構造の合わせ面により形成することが可能である。このようにすれば、いずれか一方の合わせ部材には特段の連通孔形成部を設けることなく、連通孔を形成することが可能となる。

また、上記連通孔の内壁面の一部は、上記分離室の横断面における上記一方の部材側の分離室内壁面へと接続されているように形成することが好ましい。このように連通孔内壁面が形成されることにより、オイル含有ガスが吐出室から連通孔を通して分離室内に導入される際に、ガス流れにデッドスペースが生じにくくなるとともに、連通孔からのガス流れを上記一方の部材の分離室内壁面に沿う方向に向けて導入することが可能になり、分離室内に効率よく旋回流を形成させることができる。

本発明のオイルセパレータ内蔵圧縮機において、上記所定距離は、上記分離室の横断面形状における最大径の０．０８倍以上０．１５倍以下の範囲に設定されていることが好ましい。この倍率が０．０８倍未満であると、分離室内で旋回流を生じさせる連通孔から分離室内への吹き出し流の主流が上記一方の部材側の分離室内壁面からより遠ざかる傾向となり、オイルセパレータの分離性能の有意な改善効果が得られにくい。また、この倍率が０．１５倍を超えると、連通孔を形成しない他方の合わせ部材においてアンダーカット部が大きくなり、金型による成形が困難になるなど、加工上の不都合が生じるおそれがある。なお、分離室の横断面形状は円に限られず、長円や多角形、角が丸められた角丸多角形等でもよい。例えば分離室の横断面形状が多角形である場合については、該多角形と同面積の円を想定して、その円の直径に対して上記範囲内に設定することにより、分離室の横断面形状が円である場合と同様に本発明の作用効果が発揮される。長円の場合には長径に対して上記範囲内（０．０８倍以上０．１５倍以下）に設定すればよい。

また、本発明のオイルセパレータ内蔵圧縮機は、より具体的には、上記オイルセパレータが、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を有するように形成可能である。このような下部孔も、圧縮機を構成する２つの部材の合わせ構造によって形成可能であるため、生産性の大幅な向上とコストダウンが期待できる。

この本発明に係る２つの部材の合わせ構造でオイルセパレータを形成するオイルセパレータ内蔵圧縮機においては、部品点数が少なく機械加工部分がないため、上記分離室の形状の自由度は極めて高く保たれる。従って、この分離室は、母線部が直線状に延びる円筒形状や、母線部が湾曲した円筒形状（全体としてドーナツ形状（ドーナツ形状の一部を形成する形状）の分離室）に形成することができる。

また、上記湾曲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、２つの部材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、

本発明に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機において、上記連通孔を上下方向に複数配列することによって、オイル分離効率を向上させることが可能である。例えば、上記複数の連通孔は、上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構造を採用することによって、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方向をそれぞれ最適化でき、分離室内で効率のよい遠心分離を行って、効率よく分離されたオイルを貯油室に導くことが可能となる。また、複数の上記連通孔毎に、分離室への開口方向が変えられている構造を採用すれば、オイル分離室に吹き出されるガスの方向を、連通孔毎に角度を変えて設定できる。従って、オイル分離室の形状等に即したガスの吹き出し方向の設定が可能になり、各連通孔から吹き出されたガスをそれぞれ効率よく遠心分離して、効率よく分離されたオイルを貯油室に導くことが可能となる。

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、上記両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。

また、本発明のオイルセパレータ内蔵圧縮機は、オイルセパレータが圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成されているので、小型化や軽量化にも適しており、車両空調装置用の圧縮機として好適に用いることができる。

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、オイル分離室を圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成しつつ、合わせ面の位置を分離室の横断面の中心位置よりも一方の合わせ部材側に所定距離だけオフセットさせ、該一方の合わせ部材側に連通孔を形成しているので、オイル分離室内に効率的よく旋回流を形成することが可能になる。また上記所定距離を、分離室の横断面形状における最大径の０．０８倍以上０．１５倍以下の範囲に設定することにより、分離性能の有意な改善と、合わせ部材の簡便な加工が実現される。また、本発明のオイルセパレータにおいては、小型化や軽量化にも適した合わせ構造が採用されていることにより、本発明のオイルセパレータ内蔵圧縮機は、車両空調装置用の圧縮機として好適に用いることができる。

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の合わせ構造を示す縦断面図である。この圧縮機１はスクロール型圧縮機からなり、吐出室２、第２吐出室３および貯油室４が、固定渦巻体構成部材５およびケーシング６の合わせ構造により形成されている。

図２は、図１の圧縮機１の断面を示す図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ方向から見た断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。図２（ｂ）に示されるように、ケーシング６側に連通孔８形成用の加工が施されており、図２（ａ）に示される固定渦巻体構成部材５との合わせ構造により、吐出室２と分離室７とを結ぶ上部側連通孔８ａと下部側連通孔８ｂが形成されている。また、ケーシング６側と固定渦巻体構成部材５側の双方には下部孔９形成用の加工が施されており、これらの合わせ構造によって、分離室７と貯油室４とを結ぶ下部孔９が形成されている。圧縮機構により圧縮され、吐出室２に導入されたオイル含有圧縮ガスは、連通孔８を通して分離室７に導入され、分離室７の内壁に沿って旋回流を形成する。好ましくは、該旋回流は分離室７の内壁に沿って下降する旋回流を形成し、ガスに含有されていたオイルが旋回流による遠心分離によりガスから分離され、分離されたオイルは分離室７の内壁を伝わって下降し、下部孔９を通して貯油室４内に貯留される。一方、オイルと分離されたガスは、分離室７の断面中央側に上昇流を形成しながらガス通路１０を経て第２吐出室３に導入され、吐出ポートから系外に排出される。このように、圧縮機１には分離室７、連通孔８、下部孔９、貯油室４からなるオイルセパレータ１２が形成され、内蔵されている。

図３は、図２の圧縮機１の分離室７の断面を示しており、（ａ）は分離室７を図２の上方から見た横断面図、（ｂ）は（ａ）の右方から見た連通孔８の横断面図である。固定渦巻体構成部材５とケーシング６の合わせ構造の合わせ面１１については、図９に示した従来の圧縮機２１の場合と異なり、合わせ面１１の位置が分離室７の横断面の中心位置よりもケーシング６側に所定距離Ｌだけオフセットされている。この所定距離Ｌの値は、分離室７の横断面の直径２Ｒの０．０８倍以上で０．１５倍以下であることが好ましい。このような合わせ構造を採用することにより、分離室７の内壁面に沿うように形成された上部連通孔８ａおよび下部連通孔８ｂから分離室７内に導入されるオイル含有ガスが、分離室７の内壁面に沿う旋回流を効率よく形成可能となるので、オイル分離効率の向上が図られる。

図４は、図３に示される分離室７の横断面の合わせ面１１付近を拡大した、分離室７の拡大部分横断面図である。図４において、分離室７の横断面が真円であると仮定した場合の仮想的な分離室７内壁が破線で示されている。仮に、破線で示された通りに現実の分離室７内壁を形成しようとすると、固定渦巻体構成部材５にアンダーカット部が生じ、固定渦巻体構成部材５を金型により成形することができなくなる。そこで、このようなアンダーカット部を合わせ面１１と垂直な平面に変更し、分離室７の横断面を真円とわずかに異なる略円形状とすることにより、固定渦巻体構成部材５を金型によっても成形することができるようになっている。

図５〜図８は、図３に示される分離室７の横断面を円形以外の形状に変更した、本発明の他の実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機１の分離室７の横断面図であり、横断面形状として、図５では長円形、図６では合わせ面と平行に横ずれした長円形、図７では角丸正方形、図８では正六角形がそれぞれ採用されている。なお、図５〜図８においては、連通孔８を通らない平面で切断された横断面図が示されているので、図に連通孔８は表れていない。また、上述した通り、オフセットの所定距離Ｌの最適範囲は、分離室７の横断面形状における最大径の０．０８倍以上０．１５倍以下であり、分離室７の横断面形状が円形でない場合には、断面積同一の仮想的な円の直径により規定される。但し、そのような仮想的な円を想定するよりも、実寸値に基づいて寸法管理した方が便利である場合がある。例えば、図５〜図８のＷやＨと、上記仮想的な円の直径の相関関係を予め把握しておき、現実的には実寸値としてのＷまたはＨを用いて寸法管理することにより、所定距離Ｌを上記最適範囲に設定することができる。

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合わせ構造を示す縦断面図である。 図１の圧縮機の横断面を示す図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ方向から見た断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ方向から見た断面図である。 図２の圧縮機の分離室の横断面を示す図であり、（ａ）は分離室を図２の上方から見た横断面図、（ｂ）は（ａ）の右方から見た連通孔の横断面図である。 図３の分離室の合わせ面付近の拡大部分横断面図である。 図３の分離室の横断面を長円形に変更した、本発明の他の実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機の分離室の横断面図である。 図３の分離室の横断面を横ずれした長円形に変更した、本発明のさらに他の実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機の分離室の横断面図である。 図３の分離室の横断面を角丸正方形に変更した、本発明のさらに他の実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機の分離室の横断面図である。 図３の分離室の横断面を正六角形に変更した、本発明のさらに他の実施態様に係るオイルセパレータ内蔵圧縮機の分離室の横断面図である。 従来のオイルセパレータ内蔵圧縮機における分離室の横断面図である。

符号の説明

１、２１ オイルセパレータ内蔵圧縮機
２ 吐出室
３ 第２吐出室
４ 貯油室
５ 固定渦巻体構成部材
６ ケーシング
７ 分離室
８、１８ 連通孔
８ａ 上部側連通孔
８ｂ 下部側連通孔
９ 下部孔
１０ ガス通路
１１ 合わせ位置
１２ オイルセパレータ

Claims (12)

1. 吐出室に隣接させて配置され、内部全体が空間に形成され導入されてくるオイル含有ガスを遠心分離によりガスとオイルに分離し、分離されたオイルを下方に落下させ、分離されたガスを上方に抜き出す分離室と、吐出室から前記オイル含有ガスを分離室に導入する、吐出室と分離室との連通孔とを有するオイルセパレータ内蔵圧縮機において、前記オイルセパレータを圧縮機構成用の２つの部材の合わせ構造により形成し、該合わせ構造の合わせ面の位置を前記分離室の横断面の中心位置よりも一方の合わせ部材側に所定距離だけオフセットさせるとともに、該一方の合わせ部材側に前記連通孔を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. 前記連通孔の内壁面の一部が、前記合わせ構造の合わせ面により形成されている、請求項１に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
3. 前記連通孔の内壁面の一部が、前記分離室の横断面における前記一方の部材側の分離室内壁面へと接続されている、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. 前記所定距離が、前記分離室の横断面形状における最大径の０．０８倍以上０．１５倍以下の範囲に設定されている、請求項１〜３のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
5. 前記オイルセパレータが、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と導出する下部孔を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
6. 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１〜５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１〜５のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
8. 前記連通孔が上下方向に複数設けられている、請求項１〜７のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
9. 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８に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
10. 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８に記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
11. スクロール型圧縮機からなり、前記２つ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１〜１０のいずれかに記載のオイルセパレータ内蔵圧縮機。
12. 車両空調装置用圧縮機からなる、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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