JP2020112064A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルの分離性能を向上させる。【解決手段】上下方向に延びる内部空間であり、流入した熱媒体とオイルとを分離させ、分離したオイルが下側へ流れる分離室４２内に、面方向を横方向にした第一の板部材６１と、面方向を上下方向にして第一の板部材６１の下方に配置された第二の板部材６２と、を設ける。第二の板部材６２は、多数の穴によって一方側と他方側との間でオイルが通過でき、回転数が上がり高流量となるときでも、第一の板部材６１の下方で熱媒体やオイルが渦を巻くことを抑制することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。

特許文献１では、冷媒からオイルを遠心分離させる構造が開示されており、容器内のオイル溜りの上方には、オイルの跳ね上がりを抑制する仕切板を設けている。

特開２０１６−２００３１５号公報

仕切板を設けるとしても、回転数が上がり高流量となるときに、仕切板の下方側で冷媒やオイルが渦を巻いてしまい、分離性能が低下する可能性があった。
本発明の課題は、オイルの分離性能を向上させることである。

本発明の一態様に係る圧縮機は、
上下方向に延びる内部空間であり、流入した熱媒体とオイルとを分離させ、分離したオイルが下側へ流れる分離室と、
面方向を横方向にして分離室内の下部に設けられ、オイルを通過させる第一の連通路が形成された第一の板部材と、
面方向を上下方向にして分離室内における第一の板部材の下方に設けられ、オイルを通過させる第二の連通路が形成された第二の板部材と、を備える。

本発明によれば、第一の板部材の下方に第二の板部材を設けているため、回転数が上がり高流量となるときでも、第一の板部材の下方で熱媒体やオイルが渦を巻くことを抑制できる。これにより、オイルの分離性能が向上する。

圧縮機における軸方向に沿った断面図である。 分離室の拡大断面図である。 第一の板部材を示す図である。 第二の板部材を示す図である。 変形例１〜３を示す図である。 変形例４、５を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《一実施形態》
《構成》
図１は、圧縮機における軸方向に沿った断面図である。
圧縮機１１は、例えばカーエアコンの冷媒回路で用いられる電動型のスクロール圧縮機であり、冷媒（熱媒体）を吸入し、圧縮してから排出する。

圧縮機１１は、軸方向に沿って前側から順に並んだ、フロントハウジング１２と、センタハウジング１３と、リアハウジング１４と、によって気密性を保つように一体化されている。フロントハウジング１２には、冷媒を吸入する吸入口（図示省略）が形成されており、リアハウジング１４の上部には、圧縮された冷媒を排出する排出口１６が形成されている。
フロントハウジング１２は、図示しない吸入口に連通した吸入室２１を備え、この吸入室２１に電動モータ２２が収容されている。電動モータ２２の回転軸２３は、前側がフロントハウジング１２によって回転自在に支持され、後側がセンタハウジング１３によって回転自在に支持されている。

センタハウジング１３には、固定スクロール２４と、可動スクロール２５と、が収容されている。
円板状の固定スクロール２４は、センタハウジング１３の後側を閉塞するように固定され、前面に渦巻き状の固定側ラップ２６が形成されている。円板状の可動スクロール２５は、固定スクロール２４よりも前側に配置され、後面に渦巻き状の可動側ラップ２７が形成されている。固定スクロール２４の前面と可動スクロール２５の後面とが対向し、固定側ラップ２６と可動側ラップ２７とが噛み合っている。固定側ラップ２６の先端は、例えば図示しないチップシールを介して可動スクロール２５の後面に摺動可能に接触し、可動側ラップ２７の先端は、図示しないチップシールを介して固定スクロール２４の前面に摺動可能に接触している。固定スクロール２４の前面、固定側ラップ２６、可動スクロール２５の後面、及び可動側ラップ２７で囲まれた区画によって、冷媒を圧縮するための圧力室２８が形成されている。前後方向から見ると、圧力室２８は、三日月状の密閉空間となる。

可動スクロール２５の前側には、背圧室２９が形成されている。背圧室２９には、後述する高圧のオイルが供給されることにより、可動スクロール２５を固定スクロール２４へ押し付け、圧力室２８の密閉性を高めている。
可動スクロール２５の前面には、ボス３１が形成され、回転軸２３の後端には、偏心させたクランク端部３２が形成され、クランク端部３２がボス３１に回転自在の状態で嵌め込まれている。回転軸２３の回転運動は、クランク端部３２によって旋回運動として可動スクロール２５に伝達される。可動スクロール２５は、例えばピン＆ホールを介して自転が阻止され、且つ固定スクロール２４に対する公転が許容されている。

固定スクロール２４の中央には、前後方向に貫通した吐出孔３３が形成され、固定スクロール２４の後面には、吐出孔３３の後端側を開閉可能な吐出弁３４が設けられている。吐出弁３４は、弾性変形可能な板材であり、上端側がボルト３５を介して固定スクロール２４の後面に締結された状態で、下端側で吐出孔３３の後端側を塞いでいる。
固定スクロール２４に対して可動スクロール２５が公転すると、圧力室２８は、前後方向から見て、スクロール中心に向かって変位してゆき、且つ容積が縮小してゆく。圧力室２８は、スクロール外側にあるときに吸入室２１と連通して冷媒を吸入し、スクロール中心にあるときに吐出孔３３と連通して圧縮した冷媒を吐出する。吐出弁３４は、吐出圧を受けるときに、弾性変形によって下端側が後方に撓むことで冷媒を吐出させる。

次に、オイル分離構造について説明する。
リアハウジング１４は、冷媒とオイルとを分離させる分離室４２と、分離したオイルを貯留する貯留室４３と、を備える。
分離室４２の上端は、排出口１６に連通している。分離室４２の底部は、連通孔４６を介して貯留室４３の底部に連通している。
リアハウジング１４には、貯留室４３の底面に連通するオイル戻し流路５１が形成されている。センタハウジング１３には、一方がオイル戻し流路５１に連通し、他方が背圧室２９に連通するオイル戻し流路５２が形成されている。したがって、貯留室４３に貯留されたオイルは、高圧となる分離室４２からの圧力を受けて、オイル戻し流路５１、オイル戻し流路５２を順に経て背圧室２９に供給される。

なお、貯留室４３から背圧室２９の経路の間に絞り機構（図示省略）があり、高圧から中圧に減圧されて背圧室２９にオイルが供給される。これにより、可動スクロール２５に背圧を与え、軸受を含む各摺動部の潤滑が行なわれる。また、回転軸２３の内方には、前後方向に沿って延び背圧室２９に連通するオイル戻し流路５３が形成されている。したがって、背圧室２９に供給されたオイルは、さらにオイル戻し流路５３を経て、回転軸２３の前端側へ供給される。なお、回転軸２３の内部には絞り機構（図示省略）があり、中圧から低圧に減圧されたオイルが回転軸２３の前端側へ供給される。これにより、軸受を含む各摺動部の潤滑が行なわれる。

図２は、分離室の拡大断面図である。
分離室４２は、上下方向（軸方向）に延び、横方向（軸直角方向）に沿った断面が円形となる内周面５５を有する内部空間である。分離室４２では、筒状に形成された排出配管５６の上端が排出口１６に接続され、排出配管５６の下端が分離室４２における上下方向の略中央まで延びている。点線で示す矢印は冷媒の流れを表し、ブロック矢印はオイルの流れを表している。オイルを含む冷媒は、連通孔４４から流入すると、内周面５５と外周面５７との間を螺旋状に下降してゆき、周方向に旋回するときの遠心作用によって冷媒とオイルとが分離される。分離された冷媒は、排出配管５６の下端から流入すると、排出配管５６内を上昇してゆき、排出口１６から外部へ排出される。分離されたオイルは、分離室４２の内周面５５を伝って下降してゆく。

分離室４２内には、第一の板部材６１と、第二の板部材６２と、が設けられている。
第一の板部材６１は、面方向を横方向にして分離室４２内の下部に設けられており、分離室４２内を上下方向に仕切っている。第一の板部材６１は、上側と下側に二枚ある。上側の第一の板部材６１、及び下側の第一の板部材６１は、夫々、例えば圧入によって分離室４２内に嵌め合わされている。
図３は、第一の板部材を示す図である。
図中の（ａ）は、上側の第一の板部材６１及び下側の第一の板部材６１を、夫々、上方から見た図である。図中の（ｂ）は、上側の第一の板部材６１及び下側の第一の板部材６１を上下方向に並べた状態のＡ矢視である。図中の（ｃ）は上側の第一の板部材６１及び下側の第一の板部材６１を上下方向に並べた状態の斜視図である。

上側の第一の板部材６１は、略円板状であり、径方向外側の外周面には、複数の上側連通路６３が周方向に沿って等間隔に形成されている。ここでは、三つの上側連通路６３が周方向に沿って約１２０度の間隔で形成されている。上側連通路６３は、第一の板部材６１の上面から下面まで連通した切欠であり、一つあたり周方向に沿った約６０度分の領域を凹ませて形成されている。
下側の第一の板部材６１は、略円板状であり、径方向外側の外周面には、複数の下側連通路６４が周方向に沿って等間隔に形成されている。ここでは、三つの下側連通路６４が周方向に沿って約１２０度の間隔で形成されている。下側連通路６４は、第一の板部材６１の上面から下面まで連通した切欠であり、一つあたり周方向に沿った約６０度分の領域を凹ませて形成されている。

下側連通路６４は、上下方向から見て、上側連通路６３と重ならないように配置されている。ここでは、上側連通路６３に対して下側連通路６４が約６０度ずれた位置に形成されている。具体的には、上側の第一の板部材６１と下側の第一の板部材６１とを共通の部品とし、双方の周方向の角度位置を相対的に約６０度ずらすことで実現される。
上側の第一の板部材６１と下側の第一の板部材６１とは、上下方向の隙間ｄを空けて略平行に設けられている。
したがって、分離されたオイルは、上側連通路６３、隙間ｄ、下側連通路６４を順に介して、分離室４２の底部へ下降し、連通孔４６から貯留室４３へ排出される。すなわち、複数の上側連通路６３、隙間ｄ、及び複数の下側連通路６４が、オイルを通過させるための連通路６５（第一の連通路）となる。

図４は、第二の板部材を示す図である。
図中の（ａ）は、第二の板部材６２の単体を示す図である。第二の板部材６２は、多数の穴６６（第二の連通路）が設けられたパンチングメタルである。したがって、分離されたオイルは、多数の穴６６を介して一方側と他方側との間を通過することができる。
図中の（ｂ）は、分離室４２に設けられた第二の板部材６２を、上下方向から見た状態を示している。第二の板部材６２は、分離室４２の略中心を通るように配置され、一方の内周面５５から他方の内周面５５まで延びている。すなわち、上下方向から見た第二の板部材６２の寸法は、分離室４２の直径に対応している。

第二の板部材６２は、上端が下側の第一の板部材６１の下面まで延びており、下端が分離室４２の底面まで延びている（図１、図２）。第二の板部材６２は、下側の第一の板部材６１の下面に固定され一体化されている。したがって、下側の第一の板部材６１を分離室４２に圧入するときに、第二の板部材６２も一緒に組み付けることができる。なお、分離室４２の底面に、第二の板部材６２の下端と嵌り合う溝を設けておけば、組み付け性が向上する。

《作用》
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
分離室４２内には、まず上下一対となる第一の板部材６１を設け、上側の第一の板部材６１には上側連通路６３を形成し、下側の第一の板部材６１には上下方向から見て上側連通路６３と重ならない位置に下側連通路６４を形成している。そして、上側の第一の板部材６１と下側の第一の板部材６１との間に隙間ｄを設けている。これにより、上下方向に連通した単純な構造と比較して冷媒が通過しにくくなる。

これは、分離室４２を下降する冷媒が、上側の第一の板部材６１の上面、又は下側の第一の板部材６１の上面に、必ず衝突するためである。すなわち、上側連通路６３と下側連通路６４とは、上下方向から見て互いに重ならないように配置されているため、冷媒が向きを変えることなく、上側連通路６３と下側連通路６４との双方を素通りすることはできない。図３の（ｃ）に示すように、上側連通路６３を真っ直ぐ通過しても、下側の第一の板部材６１の上面に衝突し、横方向への方向転換が強いられることになる。このように、冷媒が通過しにくくなることで、オイルの分離性能を向上させることができる。

しかしながら、第一の板部材６１を設けるとしても、回転数が上がり高流量となるときに、第一の板部材６１の下方側で冷媒やオイルが渦を巻いてしまい、分離性能が低下する可能性があった。
そこで、本実施形態では、さらに第二の板部材６２を設けた。第二の板部材６２は、面方向を上下方向にして第一の板部材６１の下方に配置され、多数の穴６６によって一方側と他方側との間でオイルが通過できる。したがって、回転数が上がり高流量となるときでも、第一の板部材６１の下方で熱媒体やオイルが渦を巻くことを抑制することができる。これにより、オイルの分離性能が向上する。

《変形例》
一実施形態では、第二の板部材６２として、一枚の平板を用いる構成について説明したが、これに限定されるものではない。
図５は、変形例１〜３を示す図である。
図中の（ａ）は変形例１を示す。ここでは、中心から放射状に複数の第二の板部材６２を設けている。一例として四枚の第二の板部材６２を、周方向に沿って等間隔に設けているが、三枚、又は五枚以上にしてもよい。このように、複数の第二の板部材６２を設けても、前述した作用効果が得られる。

図中の（ｂ）は変形例２を示す。ここでは、中心から放射状に複数の第二の板部材６２を設け、夫々、径方向外側の端部を内周面５５から離間させている。このように、分離室４２を完全に仕切らなくても、前述した作用効果が得られる。
図中の（ｃ）は変形例３を示す。ここでは、上下方向から見て円弧状となる湾曲した複数の第二の板部材６２を設けている。このように、湾曲した複数の第二の板部材６２を設けても、前述した作用効果が得られる。

図６は、変形例４、５を示す図である。
図中の（ａ）は変形例４を示す。ここでは、円筒状の第二の板部材６２を設けている。一例として円筒状にしているが、角筒状にしてもよい。また一例として一つだけを設けているが、同心円状に二重、三重にしてもよい。このように、筒状の第二の板部材６２を設けても、前述した作用効果が得られる。
図中の（ｂ）は変形例５を示す。ここでは、上下方向から見て渦巻き状となる湾曲した一つの第二の板部材６２を設けている。このように、渦巻き状の第二の板部材６２を設けても、前述した作用効果が得られる。

一実施形態では、第二の板部材６２に対して、多数の穴６６を形成しているが、これに限定されるものではない。流体の通過を許容できれば、複数又は単数の連通路があればよい。
一実施形態では、第一の板部材６１に対して、夫々、三つの連通路を形成しているが、これに限定されるものではない。一つか二つ、又は四つ以上の連通路を形成してもよい。
一実施形態では、上側連通路６３、下側連通路６４は、板部材における径方向外側の外周面に形成された切欠で構成されているが、これに限定されるものではない。板部材を上下方向に貫通する貫通孔で構成してもよい。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１…圧縮機、１２…フロントハウジング、１３…センタハウジング、１４…リアハウジング、１６…排出口、２１…吸入室、２２…電動モータ、２３…回転軸、２４…固定スクロール、２５…可動スクロール、２６…固定側ラップ、２７…可動側ラップ、２８…圧力室、２９…背圧室、３１…ボス、３２…クランク端部、３３…吐出孔、３４…吐出弁、３５…ボルト、４２…分離室、４３…貯留室、４４…連通孔、４６…連通孔、５１…オイル戻し流路、５２…オイル戻し流路、５３…オイル戻し流路、５５…内周面、５６…排出配管、５７…外周面、６１…第一の板部材、６２…第二の板部材、６３…上側連通路、６４…下側連通路、６５…連通路、６６…穴

Claims (3)

1. 上下方向に延びる内部空間であり、流入した熱媒体とオイルとを分離させ、分離した前記オイルが下側へ流れる分離室と、
   面方向を横方向にして前記分離室内の下部に設けられ、前記オイルを通過させる第一の連通路が形成された第一の板部材と、
   面方向を上下方向にして前記分離室内における前記第一の板部材の下方に設けられ、前記オイルを通過させる第二の連通路が形成された第二の板部材と、を備えることを特徴とする圧縮機。
2. 前記第二の連通路は、前記第二の板部材を貫通する複数の穴によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記分離室は、軸方向に延び軸直角方向に沿った断面が円形となる内部空間であり、前記オイルを含んだ前記熱媒体が流入して内周面に沿って周方向に旋回するときの遠心作用によって前記熱媒体と前記オイルとを分離させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。

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