JP2018532071A - 制御質量流れを分離するための装置を備えたガス状態の流体の圧縮装置、及び制御質量流れを分離する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガス状態の流体、特に冷媒を圧縮するための装置（１、１’、１’’）に関する。圧縮装置（１、１’、１’’）は、吸入圧チャンバー（８）と高圧チャンバー（９）を備えたハウジング（２）、圧縮機構、及び圧縮機構を制御するために流体−潤滑剤混合物から制御質量流れを分離するための、高圧チャンバー（９）の近傍に形成された装置（１０、１０’、１０’’）を具備する。分離装置（１０、１０’、１０’’）は制御質量流れとしてガス状態の流体の質量流れを分離するように、圧縮装置（１、１’、１’’）から圧縮された流体−潤滑剤混合物の主質量流れを誘導するための第１流動ダクト（１１、１１’、１１’’）と、圧縮装置（１、１’、１’’）内部で吸入圧チャンバー（８）へ制御質量流れを導くための第２流動ダクト（１２、１２’、１２’’）と、を具備して形成されて配置される。本発明は、さらに、制御質量流量を分離するための装置（１０、１０’、１０’’）を備えるガス状態の流体を圧縮するための装置（１、１’、１’’）における制御質量流れの分離方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス状態の流体、特に冷媒を圧縮するための装置に関する。圧縮装置は、吸入圧チャンバーと高圧チャンバーを備えたハウジング、圧縮機構（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）、及び圧縮機構を制御するために流体−潤滑剤混合物から制御質量流れを分離するための、高圧チャンバーの近傍に形成された装置を具備する。また、本発明はさらに制御質量流れを分離するための構成を有するガス状態の流体を圧縮するための装置における制御質量流れを分離する方法に関する。

従来技術で知られている圧縮機、例えば自動車用途、特に冷媒循環系を通して冷媒を圧縮し、移送するための自動車の空気調和システム用圧縮機は、冷媒−オイル混合物からオイルを分離するために、オイル分離器を具備し形成されている。この時、オイル分離器は、冷媒圧縮後、圧縮機に必要なオイル量を分離して圧縮機内部から吸入側とも称される低圧側に戻すために圧縮機の高圧側に配置されている。その結果、分離されたオイルが圧縮機内部で圧縮機の流出口から再び流入口に移送される。

小型構造で充分な分離度だけでなく、少ない費用に収まるよう、圧縮機、特に冷媒圧縮機等の従来のオイル分離器は衝撃分離器（ｉｍｐａｃｔ ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、または遠心分離器（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ）として形成されている。

従来技術の圧縮機は、潤滑用オイルを含む冷媒を吸入し圧縮して、流出するための圧縮機構と、圧縮された冷媒からオイルを分離するためのオイル分離器を具備する。圧縮機構とオイル分離器はハウジング内部に配置される。

ＵＳ６５１１５３０Ｂ２号明細書において、オイル分離器はハウジング内に設置され、冷媒−オイル混合物流の流入開口とオイル用流出開口を有する分離チャンバーを備える。分離チャンバーの内部には、分離管が配置されている。また、圧縮機はオイル分離器の近傍に圧縮機のハウジングと流体密封方式で連結される冷媒用吐出管をさらに備える。圧縮機から出て分離管を通し吐出されるガス状態の冷媒は圧縮機から吐出管を介して吐出される。オイルはチャンバー内に収集される。

ＤＥ１０２０１２１０４０４５Ａ１号明細書には、冷媒循環系の高圧ラインから吸入チャンバーへのオイル戻りダクトを備えた自動車空気調和システム用冷媒スクロール圧縮機（ｓｃｒｏｌｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）が開示されている。圧縮機は固定スクロール、固定スクロールに対して周期運動する軌道スクロール、及びこれらスクロールを相互密封するための軸方向の力を発生させるための中間圧力チャンバーを備える。また、圧縮機はさらに中間圧力ダクトを備えて形成され、ガス状態の冷媒は中間圧力ダクトを通しスクロール間の圧縮機構から直接中間圧力チャンバーに導かれる。したがって、中間圧力チャンバーにはスクロール間に形成される圧縮チャンバーから直に冷媒が供給され、中間圧力チャンバー内の圧力はスクロールの圧縮チャンバーの特定の領域の中間圧力として設定される。オイルは冷媒循環系の高圧ラインからオイル戻りダクトを介して中間圧力チャンバーに再循環され、中間圧力チャンバーからはオイル吸入ダクトによって冷媒スクロール圧縮機の吸入チャンバーに再循環される。中間圧力チャンバー内では圧縮チャンバーから出て中間圧力チャンバーに流入するガス状態の冷媒がオイルと混合され、その結果、冷媒−オイル混合物がオイル吸入ダクトを通し吸入チャンバーに流れる。

ＷＯ２０１５／００２９８４５Ａ１号明細書には、圧縮機用オイル分離器が開示されている。オイル分離器は表面の外殻を有する円筒形分離チャンバーを備え、分離チャンバーもガス流入開口を具備して形成されている。ガス流入開口は壁に接線方向に配置されている。オイルは実質的に垂直に配向された分離チャンバーの下部端部に沈降し、一方圧縮されたガスは分離チャンバーの遠位の反対側の上端部から流出される。

衝撃分離器、または遠心分離器は、例えば液状オイルとガス状態の冷媒のような分離される流体の密度差に基づいて機能する。移動式用途の冷媒圧縮機の作動中には衝撃分離器、または遠心分離器の開始された作動原理からの偏差が生ずる。

一方では、冷媒循環の様々なコンポーネント等の作動、または残留物により引起こされる冷媒循環系のあらゆる内部の汚染が、ガス状態の冷媒より大きい密報を有する粒子をもたらす。この場合、粒子はガス状態の冷媒より密度が大きいためオイルと共に分離された後、圧縮機内で圧縮機の吸入側へ戻される。圧縮機の内部コンポーネント（例：ベアリング、密封部、バルブ、及び例えばスクロール圧縮機の場合のスクロール、またはピストン圧縮機の場合のシリンダー内部にあるピストンのような、その他の可動部）を損傷せるか破壊させないように、圧縮機内部での粒子循環を防止する必要がある。粒子を濾過するか沈殿させるためには、少なくともできるだけ大きいフィルター面積、そして可能であれば、沈殿のための流動安定化領域が提供されなければならない。この場合、フィルターのアパーチャメッシュサイズ（ｍｅｓｈ ｓｉｚｅ）は、粒子による遮断から流動横断面を効果的に保護するために、圧縮機内部の最小流動横断面の大きさに依存する。

他方では、メッシュサイズは、貫流する粒子が重要コンポーネント（例：ベアリング、密封部、及びスクロール圧縮機の場合のスクロール）を損傷させないように小さく選択する必要がある。冷媒圧縮機用の制御質量流れの内部逆流（ｂａｃｋ ｆｌｏｗ）はその機能と関連があるので、最大限に堆積された粒子の流れがフィルター面積の遮断を引き起こさず、圧縮機を損傷させないようにすることがさらに保障されなければならない。

開始された作動原理との更なる相違は、圧縮機の入口で液状冷媒の一部を用いて冷媒圧縮機を作動させることである。圧縮機内部で液状冷媒の比率の程度と流動速度に応じて、液状冷媒は液滴としてオイル分離器に流入する。このような液滴も液状冷媒とガス状態の冷媒の密度差によって分離され、分離されたオイルと一緒に内部で再循環される。構造に応じて内部制御質量流れは内部ノズルとダクトの横断面によって制限される。これによって制御質量流れ内の分離された液状冷媒の一部が同時に逆流するオイルの減少を引き起こす。更に、液状冷媒は、例としてベアリング、スクロール圧縮機の場合のスクロールに対してオイルの浸出作用を有し、圧縮機の寿命に良くない影響を及ぼす可能性がある。

従来技術として知られる圧縮機の場合、いわゆる制御質量流れが圧縮機内部で、高圧側から吸入側に再循環される。制御質量流れ内のガス状態の冷媒割合に応じて、吸入側への再循環は圧縮機の容積損失を引き起こす。さらに、制御質量流れによってある量の熱が圧縮機の吸入側に戻され、このような熱は圧縮機内部に流入する冷媒温度の増加、または圧縮開始温度の増加を引き起こす。増加された流入温度によって圧力が一定な場合、吸引した冷媒の密度が低くなり、これは同様に圧縮機全体の容積効率も減少させ、圧縮機の出口における高温ガス温度（ｈｏｔ ｇａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の温度上昇を引き起こす。さらに上昇した高温ガスの温度は冷媒循環系のコンポーネントに大きな応力と歪を引き起こす。

本発明の課題は、制御質量流れを圧縮機内部で高圧側から吸入側に再循環される圧縮機を提供することにある。この場合、制御質量流れはガス状態の流体割合に応じて、一方には圧縮機の容積損失、他方には吸入側に伝えられる熱量を最小化するために、できるかぎり少ない水準でなければならない。圧縮機全体の容積効率は、最大でなければならない。圧縮機の出口では高温ガス温度は最小にすべきである。さらに、構造上粒子による内部制御ダクトの閉塞の危険性が最小化され、圧縮機内部での液状冷媒の再循環を防止する必要がある。圧縮機は、必要最小限の数の構成部品からなる単純な構造でなければならない。さらに、製造、メンテナンス、組み立て、取り付け及び操作するための費用も最小となる必要がある。

上記課題は、独立請求項の特徴を有する主題によって解決される。その改善例が従属請求項に記載される。

課題は、本発明によるガス状態の流体、特に冷媒を圧縮するための装置によって解決される。圧縮装置は、吸入圧チャンバーと高圧チャンバーを備えたハウジング、圧縮機構、及び前記圧縮機構を制御するために流体−潤滑剤混合物から制御質量流れを分離するための、前記高圧チャンバーの近傍に形成された装置を具備する。

本発明の構想に従い、前記分離装置は制御質量流れとしてガス状態の流体の質量流れを分離するために、圧縮装置から圧縮した流体−潤滑剤混合物の主質量流れを流出するための第１流動ダクトと吸入圧チャンバーにつながる前記圧縮装置内部で制御質量流れを導くための第２流動ダクトとを備えて形成され、配置される。

前記制御質量流れは、ガス状態の流体の質量流れとして、望ましくは、潤滑剤を全く含まないか、最小比率の潤滑剤だけを含み、その上に液状冷媒を全く含まないか、最小比率の液状冷媒だけを含み、固体粒子を全く含まない。

ガス状態の流体を圧縮するための装置は、望ましく、冷媒圧縮機として、特に電動冷媒圧縮機として形成される。

本発明の対案的な第１実施形態によれば、制御質量流れを分岐するために前記分離装置の第２流動ダクトは前記高圧チャンバーにつながるように高圧チャンバーの流動安定化領域の内部に配置される。
この時、流動安定化領域は、流動内で注目するべき乱流を持たない領域を意味し、この場合、例えば重力によって小さな浮遊粒子が固体粒子として既に沈殿されており、前記流動安定化領域の内には基本的に純粋ガス状態の流体だけ存在する。

本発明の一改善例によれば、流動ダクトは流体−潤滑剤混合物から制御質量流れを分離するための装置内部で相互に分離して形成され、前記装置の長さ方向に延長するように配向される。
主質量流れと制御質量流れの流動方向は、望ましくは、相互に反対方向に向かう。

本発明の望ましい一実施形態によれば、流体−潤滑剤混合物から制御質量流れを分離するための装置は円筒形状（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｆｏｒｍ）、特に円形の円筒形状（ｃｉｒｃｕｌａｒ−ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｆｏｒｍ）を有する。

本発明の対案的な第２実施形態によれば、制御質量流れを分離するための装置は、高圧チャンバーの流出口領域に配置される。この場合、前記第２流動ダクトは第１流動ダクトから所定の角度で分岐するように形成されることで、結果的に制御質量流れが第２流動ダクトに流入する時、少なくとも９０゜の角度で偏向される。

本発明のさらなる改善例によれば、第２流動ダクトは制御質量流れの流動方向に、高圧ダクトにつながるように形成される。前記高圧ダクトの流出口には制御質量流れを高圧レベルから中間圧力レベルに膨脹するための第１膨脹要素、例えば高圧ノズル、またはバルブが配置されている。この場合、前記制御質量流れはハウジング領域に導かれ、前記ハウジング領域には中間圧力レベルのガス状態の流体が供給される。

本発明の望ましい追加実施形態において、中間圧力レベルのガス状態の流体が供給されるハウジング領域は吸入圧チャンバーにつながる貫通開口を有する。また、前記貫通開口の内部には制御質量流れを中間圧力レベルから低圧レベルに膨脹させるための第２膨脹要素、例えば低圧ノズル、またはバルブが配置されている。この場合、低圧レベルはガス状態の冷媒を圧縮するための装置の吸入圧チャンバー内の吸入圧レベルに相当する。

ガス状態の流体を圧縮するための装置の圧縮機構は、望ましくは、スクロール圧縮機として固定のステーター（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｏｒ）と、可動性のオービター（ｍｏｖａｂｌｅ ｏｒｂｉｔｅｒ）と、中間圧力チャンバーとを備えて形成される。この場合、前記ステーターとオービターは、各々ベースプレート及び該ベースプレートから延長される、スパイラル型に形成された壁を有する。これらの壁は、相互に噛み合うように配置される。また、前記中間圧力チャンバーは可動性のオービターのベースプレートの後面に形成され、前記中間圧力チャンバーには中間圧力レベルのガス状態の流体が供給される。

本発明の一対案的な実施形態によれば、ガス状態の流体を圧縮するための装置の圧縮機構はピストン圧縮機として可変的な容積を備えて形成される。

本発明にともなう装置は、望ましくは、自動車空気調和システムの冷媒循環系内に使用される。

本発明の課題は、本発明による制御質量流れを分離するための装置を用いてガス状態の流体を圧縮するための装置内で制御質量流れを分離する方法によっても解決される。前記方法は下記のステップを有する。
高圧で圧縮された流体−潤滑剤混合物を高圧チャンバーに吐出するステップ。
前記圧縮装置の第１流動ダクトを通し、前記流体−潤滑剤混合物の主質量流れを誘導するステップ。
前記主質量流れから制御質量流れを分離し、前記制御質量流れを、第２流動ダクトを介して前記装置内部で吸入圧チャンバーに誘導するステップ、この場合、固体粒子の無いガス状態の流体が制御質量流れとして分離される。

制御質量流れは、ガス状態の流体の質量流れとして、また望ましくは、潤滑剤を全く含まないか、最小比率の潤滑剤だけを含み、その上に液状冷媒を全く含まないか、最小比率の液状冷媒だけを含む。

本発明の望ましい追加実施形態によれば、制御質量流れは第１膨脹要素、例えば高圧ノズル、またはバルブを貫流する時、高圧レベルから中間圧力レベルに膨脹され、中間圧力レベルのガス状態の流体が供給されるハウジング領域に導かれる。第２膨脹要素を貫流する時、例えば低圧ノズル、またはバルブを貫流する時、前記制御質量流れは継続して中間圧力レベルから低圧レベルに膨脹され、ガス状態の流体を圧縮するための装置の吸入圧チャンバーに導かれる。

要約すると、ガス状態の流体を圧縮するための、本発明による装置は、次のような多様な利点を有する。
全体寿命の間、制御質量流れを膨脹させるための小型で堅牢な膨脹要素を使用する。
粒子による制御質量流れの負荷が最小化されることによって遮断現象が発生しないので、膨脹要素を保護するために小さなメッシュサイズの、小さいフィルター領域を使用する。
制御質量流れ内の液状冷媒防止、及び、これと関連して例えば、中間圧力チャンバー内に配置されたベアリングから潤滑剤の浸出を防止する。
ノズル、またはバルブのような膨脹要素の最小横断面を通過する損失質量流れとして制御質量流れが最小であるので、圧縮機の作動時、特に低い回転速度と高い圧力差だけでなく、最大効率である。
また、少ないオイル量によって制御質量流れ内のエネルギー含有量（ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｔｅｎｔ）が最小であるので、最小限の熱だけが吸入ガス内に流入する。
吸入ガス加熱が最小限で、高温ガス温度に至るまで作動限界を最大拡大できる。
最小個数の部品からなると同時に、必要空間が最小限で簡単な構成である。
製造、組み立て、取り付け、及び作動するための費用が最小である。

制御質量流れを分離するための装置を備える圧縮機、特にスクロール圧縮機を示す断面図である。 ノズルとして形成された膨脹要素を通過する制御質量流れの流動を概略的に示す図である。 制御質量流れを分離するための装置の対案の第１の実施形態の詳細図である。 制御質量流れを分離するための装置の対案的な第２の実施形態の詳細図である。

図１は、以下では分離器（１０）とも称する、制御質量流れを分離するための装置（１０）を備えた圧縮機（１）の断面図を示す。圧縮機（１）はさらに、潤滑目的の潤滑剤としてオイルを含んだガス状態の流体である冷媒を吸入、圧縮及び吐出するための圧縮機構を備える。圧縮機構と分離器（１０）はハウジング（２）の内部に配置されている。

圧縮機（１）は組立状態でハウジング（２）を形成する後方ハウジング要素（２ａ）、中間ハウジング要素（２ｂ）、及び前方ハウジング要素（２ｃ）を備えるスクロール圧縮機として具現される。圧縮機（１）の圧縮機構は、各々ベースプレートと、ベースプレートから延長される、スパイラル型に形成された壁を有する固定のステーター（３）と可動性のオービター（４）とを備える。ベースプレートは壁が相互に噛合うように相互配置される。固定のステーター（３）は、ハウジング（２）内部に、或いはハウジングの構成要素として形成され、可動性のオービター（４）は偏心ドライブ（ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ）によって回転する駆動軸（５）に連結され、円形軌道上でガイドされる。駆動軸（５）はハウジング（２）の中間ハウジング要素（２ｂ）では一つ以上のラジアルベアリング（７）によって、そしてハウジング（２）の前方ハウジング要素（２ｃ）では図面に図示されない第２ラジアルベアリング内に支持されている。可動性のオービター（４）はラジアルベアリング（６）を通して駆動軸（５）に固定される方式で配置されている。

オービター（４）が移動する時、ステーター（３）とオービター（４）のスパイラル型の壁は多数の位置で接触し、これら壁の内部で多数の連続する、閉鎖した作業領域を形成し、隣接して配置された作業領域は相違する大きさの容積を区画する。ステーター（３）に相対的に動くオービター（４）の移動に対する反応として、作業領域の容積と位置が変更される。作業領域の容積はスパイラル型の壁の中央へ行くほど徐々に小さくなる。圧縮されるガス状態の流体、特にオイルを含むガス状態の冷媒は、冷媒の圧力のために、冷媒−オイル混合物として吸入圧チャンバー（８）とも称される吸入チャンバー（８）を通し、作業領域に吸入され、ステーター（３）に対し相対的に動くオービター（４）の移動によって圧縮され、冷媒の圧力によって高圧チャンバー（９）とも称される吐出チャンバー（９）に吐出される。

高圧チャンバー（９）内で高圧レベルにある冷媒−オイル混合物はガス状態の冷媒、または冷媒−オイル混合物の主質量流れを流動方向（１８）に導く流動ダクト（１１）を通し流動方向（１８）に圧縮機（１）から移送される。その結果、冷媒−オイル混合物の主質量流れは高圧チャンバー（９）から、分離装置（１０）内に形成された圧縮機（１）の流動ダクト（１１）を通し、冷媒循環系の内部に流れる。この場合、流動ダクト（１１）は、望ましくは、円筒形状に形成された分離器（１０）の長手方向に延長し、分離器（１０）の第１端部から、冷媒の圧力レベルによって高圧ハウジングとも称される後方ハウジング要素（２ａ）内に形成された開口につながる。

圧縮機（１）は、また、圧縮機（１）内部の圧力レベルのために中間圧力チャンバー（１６）とも称される逆圧チャンバー（１６）として形成された領域を備え、この領域は可動性のオービター（４）のベースプレートの後面に形成されて固定のステーター（３）側にオービター（４）を加圧する。逆圧チャンバー（１６）には中間圧力、または、吸入圧力と高圧の中間圧力が供給される。異なる圧力によって得られる力は軸方向に作用し、オービター（４）とステーター（３）の壁は軸方向に隣接する端部面で相互に加圧されて相互密閉されることで、ガス状態の冷媒の半径方向の横方向流れ（ｒａｄｉａｌ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｆｌｏｗ）を最小化できる。

分離装置（１０）は、圧縮機（１）から冷媒循環系の内部に冷媒−オイル混合物を流動するための第１流動ダクト（１１）だけでなく、圧縮機内部で制御質量流れを流動するための第２流動ダクト（１２）も備える。この場合、第２流動ダクト（１２）は垂直に、そして流動安定化領域から高圧チャンバー（９）につながるように開口し、特にガス状態の冷媒が垂直流動方向に高圧チャンバー（９）から流動ダクト（１２）内部へ流入される。
流動安定化領域は、例えば圧縮機構の作業領域の流出開口から離れて対面して配置されている。

流動ダクト（１２）の入口は、重力方向に高圧チャンバー（９）の中間領域から上部領域の部分に形成され、その結果、追加粒子を全く含まない上に、望ましくは、オイル比率を全く含まないか、最小比率のオイルだけを含んで、液状冷媒の比率を全く含まないか、最小比率の液状冷媒だけを含んで、ガス状態の冷媒のみ流動ダクト（１２）内部に流入される。オイル及び発生可能性のある浮流粒子は高圧チャンバー（９）の下部領域に沈降され、及び／又は第１流動ダクト（１１）を通し圧縮機（１）から流動される。

第２流動ダクト（１２）は、概して、望ましくは円筒形状に形成された分離器（１０）の長手方向に延長され、この場合、高圧領域（９）につながる入口の開口は長手方向に垂直に配置され、分離器（１０）の第１端部と遠位に形成された第２端部にて高圧ダクト（１３）内部に連結される。高圧領域（９）につながる第２流動ダクト（１２）の入口領域ではガス状態の冷媒が約９０゜偏向されて、流動方向（１９）に第２流動ダクト（１２）を通し連結ダクトとして形成された高圧ダクト（１３）内部に流れる。

特に、高圧チャンバー（９）の流動安定化領域に第２流動ダクト（１２）の開口を配置することによって、また、流動ダクト（１２）内部での偏向によって、ガス状態の冷媒は主に高圧ダクト（１３）に到達し、例えば高圧ノズル、またはバルブ、特に制御バルブとして形成された第１膨脹要素（１４）に到達する。

分離器（１０）内の冷媒−オイル混合物の主質量流れからの制御質量流れの分割、または分離後、ガス状態の冷媒の制御質量流れは、第１膨脹要素（１４）を貫流する間、中間圧力レベルに膨脹され中間圧力ダクト（１５）を通して中間圧力チャンバー（１６）内部に導かれる。その結果、制御質量流れによってステーター（３）にオービター（４）を加圧するための逆圧が保障される。

制御質量流れは、例として、低圧ノズルまたはバルブ、特に制御バルブとして形成された第２膨脹要素（１７）を貫流する間、中間圧力レベルから吸入圧レベルにまで膨脹されて吸入圧チャンバー（８）に再循環される。吸入圧チャンバー（８）内で制御質量流れは冷媒循環系から圧縮機（１）により吸入された冷媒−オイル混合物と混合され、作業領域内へ吸入される。制御質量流れの循環系は閉鎖している。

圧縮機（１）をできるだけ効率的に作動させるために、制御質量流れは最小限でなければならない。制御質量流れは、例えば高圧ノズルまたは低圧ノズルのような膨脹要素（１４、１７）を貫流する時、状態の変数、特に膨脹要素（１４、１７）の前方や後方で膨脹される流体の圧力差Δｐ＝ｐ２−ｐ１、及び冷媒の密度（ρ２）と膨脹要素（１４、１７）の断面の物理的寸法、特にノズルまたはバルブの直径（ｄ）に依存する。図２は、ノズルとして形成された膨脹要素（１４、１７）を通過する制御質量流れの流動を概略的に示す。冷媒の密度（ρ２）と圧力差（Δｐ）には影響を与えられないので、膨脹要素（１４、１７）の直径（ｄ）は減少させる必要がある。この場合、膨脹要素（１４、１７）の断面の直径（ｄ）が小さく形成されるほど制御質量流れが小さくなる。

しかしながら、断面積、または直径（ｄ）が小さいほど、粒子による膨脹要素（１４、１７）の遮断の感度が増加する。全寿命期間にわたり、膨脹要素（１４、１７）の遮断及びそれに伴う詰まりを防止するために、分離器（１０）によって主質量流れからガス状態の冷媒の粒子のない制御質量流れが分離され、制御質量流れが膨脹要素（１４、１７）を通して圧縮機（１）の吸入側に再循環される。

図３及び図４には、各々圧縮機（１’、１’’）の対案的な実施形態の詳細図、特に分離器（１０’、１０’’）の配置を断面図として示す。

ハウジング（２）の後方ハウジング要素（２ａ）は、各々高圧チャンバー（９）及び主質量流れから制御質量流れを分離するための分離器（１０’、１０’’）を具備する。主質量流れの流動経路である第１流動ダクト（１１’、１１’’）は高圧チャンバー（９）から出発してハウジング（２）内の開口まで延長される。主質量流れとして導かれる冷媒−オイル混合物は、流動方向（１８）に圧縮機（１’、１’’）から冷媒循環系の内部へ移送される。分離器（１０’、１０’’）は各々後方ハウジング要素（２ａ）の一部分として形成されている。

図３による実施形態において、第１膨脹要素（１４）で制御質量流れを導くための第２流動ダクト（１２’）、または高圧ダクト（１３’）は垂直に、すなわち９０゜の角度（α）で主質量流れの第１流動ダクト（１１’）内部に連結される。制御質量流れの流動方向（１９）と主質量流れの流動方向（１８）は、主質量流れから制御質量流れが分岐する時、９０゜の角度（α）で相互配置されている。流動ダクト（１１’、１２’）は２個の穴として形成され、少なくとも９０゜の角度（α）で相互配置されている。

図示されない実施形態によれば、主質量流れと制御質量流れの流動方向は、分岐領域近傍で９０゜より大きい角度で相互に配置されている。流動方向が９０゜より大きい角度で相互に配置された場合、制御質量流れは分岐領域で９０゜より大きい角度で流れ、制御質量流れは９０゜より大きい角度に偏向される。

図４による実施形態の場合、主質量流れの第１流動ダクト（１１’’）はハウジング（２）内に形成された開口に斜めに、制御質量流れの第２流動ダクト（１２’’）の分岐領域につながる。図示されない実施形態によれば、主質量流れの第１流動ダクトはハウジング内に形成された開口に斜めに制御質量流れの第２流動ダクトの分岐領域につながる。制御質量流れの第２流動ダクト（１２’’）の分岐領域の近傍には分離スリーブ（２０）が配置されている。分離スリーブ（２０）は、９０゜より小さな角度で第１流動ダクト（１１’’）と第２流動ダクト（１２’’）とが相互配置された構成において、制御質量流れの強制的な流動の伝導を提供する。分離スリーブ（２０）と第２流動ダクト（１２’’）は、制御質量流れが実質的に主質量流れの流動方向（１８）に反対に第２流動ダクト（１２’’）内部に分岐されて偏向するように相互に配向されている。この時、制御質量流れは流動方向（１８）に第１流動ダクト（１１’’）、または分離スリーブ（２０）から流出し、初期には９０゜を超過する角度（α）で偏向され、全体的に見て、概略１３５゜〜１６５゜の範囲の角度（α）に偏向された後、さらに９０゜に偏向されることで第２流動ダクト（１２’’）内部に流入する。

粒子を含む冷媒−オイル混合物としての主質量流れから、オイル成分を全く含まないか、最小限の比率のオイルだけ含む、または液状冷媒を全く含まないか、最小限の比率の液状冷媒だけ含む、粒子がない、ガス状態の冷媒質量流れを分離する際、粒子の慣性だけでなく、流体の慣性も利用され、これは図３及び図４の実施形態により制御質量流れを少なくとも９０゜偏向することによって、または図１の実施形態により高圧チャンバー（９）の流動安定化領域の内部で分岐することによって保障される。

１、１’、１’’ 圧縮装置、圧縮機
２ ハウジング
２ａ 後方ハウジング要素
２ｂ 中間ハウジング要素
２ｃ 前方ハウジング要素
３ ステーター
４ オービター
５ 駆動軸
６、７ ラジアルベアリング
８ 吸入チャンバー、吸入圧チャンバー
９ 吐出チャンバー、高圧チャンバー
１０、１０’、１０’’ 分離装置、分離器
１１、１１’、１１’’ 第１流動ダクト
１２、１２’、１２’’ 第２流動ダクト
１３、１３’、１３’’ 高圧ダクト
１４ 第１膨脹要素
１５ 中間圧力ダクト
１６ 逆圧チャンバー、中間圧力チャンバー
１７ 第２膨脹要素
１８ （主質量流れの）流動方向
１９ （制御質量流れの）流動方向
２０ 分離スリーブ
α 角度
ｄ 直径
ｐ１、ｐ２ 圧力
ρ１、ρ２ 密度

Claims (10)

1. 吸入圧チャンバー（８）と高圧チャンバー（９）とを備えたハウジング（２）と、圧縮機構（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）と、圧縮機構を制御するために流体−潤滑剤混合物から制御質量流れを分離するための前記高圧チャンバー（９）の近傍に形成された分離装置（１０、１０’、１０’’）と、を具備するガス状態の流体の圧縮装置（１、１’、１’’）であって、
   前記分離装置（１０、１０’、１０’’）は制御質量流れとしてガス状態の流体の質量流れを分離するように、前記圧縮装置（１、１’、１’’）から圧縮された流体−潤滑剤混合物の主質量流れを誘導するための第１流動ダクト（１１、１１’、１１’’）と、前記圧縮装置（１、１’、１’’）内部で前記吸入圧チャンバー（８）へ制御質量流れを導くための第２流動ダクト（１２、１２’、１２’’）と、を具備して形成されて配置されることを特徴とする圧縮装置。
2. 前記高圧チャンバー（９）の流動安定化領域の内部で前記制御質量流れを分岐するための前記分離装置（１０）の第２流動ダクト（１２）が前記高圧チャンバー（９）につながるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
3. 前記分離装置（１０）内の流動ダクト（１１、１２）が互いに分離し形成され、前記分離装置（１０）の長手方向に延長されて配置されることを特徴とする請求項２に記載の圧縮装置。
4. 前記分離装置（１０）が円筒状の形状（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈａｐｅ）を有することを特徴とする請求項２または３に記載の圧縮装置。
5. 前記分離装置（１０’、１０’’）が前記高圧チャンバー（９）の流出口近傍に配置され、
   前記第２流動ダクト（１２’、１２’’）は制御質量流れが前記第２流動ダクト（１２’、１２’’）内部に流入する際、少なくとも９０゜の角度（α）だけ偏向されるように前記第１流動ダクト（１１’、１１’’）から所定の角度（α）で分岐して形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮装置。
6. 前記第２流動ダクト（１２、１２’、１２’’）が制御質量流れの流動方向に、高圧ダクト（１３、１３’、１３’’）につながるように形成され、
   前記高圧ダクト（１３、１３’、１３’’）の流出口に制御質量流れを高圧レベルから中間圧力レベルに膨脹するための第１膨脹要素（１４）が配置され、
   前記制御質量流れは中間圧力レベルのガス状態の流体が供給される前記ハウジング（２）領域に導かれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧縮装置。
7. 中間圧力レベルのガス状態の流体が供給される前記ハウジング（２）の領域が吸入圧チャンバー（８）でつながる貫通開口を有し、
   前記貫通開口の内部に制御質量流れを中間圧力レベルから低圧レベルに膨脹させるための第２膨脹要素（１７）が配置されることを特徴とする請求項６に記載の圧縮装置。
8. 前記圧縮機構がスクロール圧縮機として固定のステーター（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｏｒ）（３）と、可動性のオービター（ｍｏｖａｂｌｅ ｏｒｂｉｔｅｒ）（４）と、中間圧力チャンバー（１６）とを備え、
   前記ステーター（３）とオービター（４）とは各々ベースプレートとベースプレートから延長されるスパイラル型の壁を備えて形成され、該壁は相互に噛み合うように配置され、
   前記中間圧力チャンバー（１６）は前記可動性のオービター（４）のベースプレート後面に形成され、前記中間圧力チャンバーには中間圧力レベルのガス状態の流体が供給されることを特徴とする請求項６または７に記載の圧縮装置。
9. 請求項１乃至８の内のいずれか１項による制御質量流れを分離するための分離装置（１０、１０’、１０’’）を備えるガス状態の流体を圧縮するための圧縮装置（１、１’、１’’）における制御質量流れの分離方法であって、
   高圧で圧縮された流体−潤滑剤混合物を高圧チャンバー（８）に吐出するステップと、
   前記圧縮装置（１、１’、１’’）から第１流動ダクト（１１、１１’、１１’’）を介して流体−潤滑剤混合の主質量流れを誘導するステップと、
   前記メーン質量流れから制御質量流れを分離し、前記制御質量流れを第２流動ダクト（１２、１２’、１２’’）を介して前記圧縮装置（１、１’、１’’）の内部から吸入圧チャンバー（８）に誘導するステップと、を含み、固体粒子の無いガス状態の流体が制御質量流れとして分離されることを特徴とする制御質量流れの分離方法。
10. 前記制御質量流れが、
    第１膨脹要素（１４）を貫流する際、高圧レベルから中間圧力レベルに膨脹されて、前記中間圧力レベルのガス状態の流体が供給されるハウジング（２）の領域に導かれ、
    第２膨脹要素（１７）を貫流する際、前記中間圧力レベルから低圧レベルに膨脹されて吸入圧チャンバー（８）に導かれることを特徴とする請求項９に記載の制御質量流れの分離方法。

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