JP3084934B2 - 圧縮機のオイルセパレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は冷媒ガス中に含まれる
潤滑用オイルを圧縮機の高圧部あるいは冷却回路の高圧
配管の途中に設けたオイル分離部にて冷媒ガスから分離
し、分離したオイルを圧縮機内の低圧部又は圧縮機の吸
入配管に戻すように構成された圧縮機のオイルセパレー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】斜板式圧縮機等の圧縮機では、可動部分
の潤滑を行なう潤滑用オイルが冷媒ガス中にミスト状に
なって含まれる。従って、圧縮機内部で圧縮された冷媒
ガスが外部冷却回路に吐出循環される際に、ミスト状の
潤滑用オイルも冷却回路に吐出循環され、このオイルが
冷却回路中の蒸発器の内壁等に付着して、熱交換の妨げ
となる。

【０００３】そこで、冷媒ガス中に含まれる潤滑用オイ
ルを圧縮機の高圧部あるいは外部冷却回路の高圧配管の
途中に設けたオイル分離部にて冷媒ガスから分離し、分
離したオイルを圧縮機内の低圧部又は圧縮機の吸入配管
に戻すように構成されたオイルセパレータが提案されて
いる。（例えば、特願平１−１９７８９０参照）このオ
イルセパレータでは、前記オイル分離部で分離されたオ
イルを一時貯留するオイル貯留室を設け、該オイル貯留
室と圧縮機内の低圧部又は前記吸入配管とを連通するオ
イル戻し通路のオイル貯留室側に、該オイル戻し通路の
入口を微小間隙をもって閉鎖するリード弁が配設されて
いる。そして、オイル貯留室に溜まったオイルを前記間
隙により吸入室へ戻し潤滑に使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のオイルセパ
レータは例えば低速回転で圧縮機が運転されている場合
に吐出される冷媒ガスが不足し、そのなかに含まれるオ
イルも少なくなって、オイル貯留室に貯留されるオイル
の量が減少する。もしオイルが零になってしまった場合
には、オイル戻し通路から冷媒ガスが吸入室に多量に戻
されるので、吐出温度が上昇するという問題があった。
この問題を解消するため前記オイル戻し通路のリード弁
による間隙をさらに小さくすることにより、冷媒ガスの
吸入室への漏出を抑制することも行われているが、ガス
は間隙が小さくても漏出し易く、ある程度の冷媒ガスの
環流は避けられず、このため圧縮された冷媒ガスの温度
が上昇し、圧縮効率も低下するという問題があった。
又、前記間隙が小さくなると、常時のオイルの戻り量が
少なく潤滑特性が低下するという問題がある。

【０００５】この発明の目的は上記従来の技術に存する
問題点を解消して、オイル貯留室内のオイルが無くなっ
た場合に、吐出冷媒ガスがオイル戻し通路から低圧部側
に漏れるのを抑制することができ、吐出ガスの温度上昇
を抑制し、又、常時は潤滑オイルの供給量を適量に確保
して、潤滑特性を向上することができる圧縮機のオイル
セパレータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、冷媒ガス中に含まれる潤滑用オイルを圧縮
機の高圧部あるいは外部冷却回路の高圧配管の途中に設
けたオイル分離部にて冷媒ガスから分離し、分離したオ
イルを圧縮機内の低圧部又は圧縮機の吸入配管に戻すよ
うに構成された圧縮機において、前記オイル分離部で分
離されたオイルを一時貯留するオイル貯留室を設け、該
オイル貯留室の下部に中間室を設け、該中間室と前記オ
イル貯留室とを絞り孔により連通し、さらに前記中間室
と圧縮機内の低圧部又は前記吸入配管とを連通するオイ
ル戻し通路の中間室側に、該オイル戻し通路の入口を中
間室内の圧力に応じて開閉する弁体を配設するという手
段をとっている。

【０００７】

【作用】この発明は前記オイル分離部によって分離され
たオイルがオイル貯留室に一時的に貯留され、そのオイ
ルが絞り孔を介して中間室へ滴下供給される。オイル貯
留室にオイルが存在する間は該中間室の圧力は低圧とな
っているので、弁体が開放されている。このため中間室
に導かれたオイルはオイル戻し通路から圧縮機内の低圧
部又は吸入配管に供給される。このとき前記絞り孔から
中間室へ供給されるオイルの量は潤滑に必要な適正量と
なるように絞り孔の通路面積を設定することにより、圧
縮機の駆動部の潤滑が確実に行われる。

【０００８】又、前記圧縮機が低速回転されて吐出冷媒
ガスの量が低下し、それに含まれるミスト状のオイルも
減少した場合は、オイル貯留室に貯留されるオイルの量
が減少し、やがてオイル貯留室内のオイル貯留量が零に
なると、絞り孔から吐出冷媒ガスが中間室に供給され
る。このため中間室内の圧力が急上昇し、この高ガス圧
力により弁体が閉鎖されるので、オイル戻し通路の入口
が閉鎖され、オイル戻し通路から低圧部又は吸入配管側
に戻される冷媒ガス量は極端に減少する。

【０００９】さらに、圧縮機の運転が高速で回転され
て、オイル貯留室内にオイルが再び貯留されると、前記
絞り孔から再びオイルが中間室へ滴下供給されるように
なり、オイル貯留室から中間室への冷媒ガスの流入がな
くなるとともに、弁座面の間隙からの僅かなガスのリー
クにより中間室内の圧力が徐々に低下し、それに伴って
閉じていた弁体が開放位置に復帰される。このため中間
室に導かれたオイルがオイル戻し通路から圧縮機内の低
圧部又は吸入配管側に供給され、駆動部の潤滑に供され
る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図１
〜図７に基づいて説明する。図２に示すように、前後に
配設されたシリンダブロック１，２の両端部はそれぞれ
バルブプレート３，４を介してフロント及びリヤハウジ
ング５，６により閉鎖され、これらは複数本のボルト７
によって結合されている。シリンダブロック１，２の結
合部分には低圧部としての斜板室８が形成され、斜板室
８には両シリンダブロック１，２の中心孔１ａ，２ａを
貫通する駆動軸９に固定された斜板１０が収容されてい
る。

【００１１】図２及び図３に示すように、前記シリンダ
ブロック１，２には５対のシリンダボア１１が駆動軸９
と平行にかつ駆動軸９を中心とする放射位置に形成さ
れ、各シリンダボア１１には両頭ピストン１２が嵌装さ
れている。各ピストン１２はシュー１３を介して斜板１
０に係留され駆動軸９の回転に伴う斜板１０の揺動によ
ってシリンダボア１１内で往復動される。

【００１２】前記フロント及びリヤハウジング５，６に
はそれぞれ中心側に吸入室１４，１５が形成され、外周
側に吐出室１６，１７が形成されている。又、両バルブ
プレート３，４にはそれぞれ吸入弁機構１８，１９及び
吐出弁機構２０，２１が設けられている。

【００１３】前記リヤ側シリンダブロック２の上部には
冷媒ガスＧの吸入、吐出用の突出部２２が設けられ、こ
の突出部２２には図３に示すように斜板室８に対向する
ガス入口２３が形成されている。両シリンダブロック
１，２におけるシリンダボア１１の挟間には斜板室８と
吸入室１４，１５とを連通するための吸入通路２４，２
５が各５個形成され前記ガス入口２３から斜板室８に吸
入された冷媒ガスＧがこの吸入通路２４，２５を通って
吸入室１４，１５内に導入される。

【００１４】図１及び図３に示すように前記突出部２２
上には遮蔽板２６及び貯留室形成板２７を介してシェル
２８が取り付けられ、その内部にはオイル分離部として
のオイル分離室２９が形成されている。オイル分離室２
９内において遮蔽板２６上には一対の放出パイプ３０が
横向きに突設され、その上端部がオイル分離室２９の中
心に向かって開口されている。各放出パイプ３０と前記
吐出室１６，１７と連通するようにリヤ側シリンダブロ
ック２には一対のガス出口３１形成され、圧縮冷媒ガス
が吐出室１６，１７からこのガス出口３１及び放出パイ
プ３０を経てオイル分離室２９内に放出される。

【００１５】図３に示すように前記シェル２８には吸入
パイプ３２が突設され、その基端においてガス入口２３
に接続されている。又、図１に示すようにシェル２８に
は吐出パイプ３３の基端部がオイル分離室２９内の前記
放出パイプ３０の開口部より下方まで突出する状態に固
定され、放出パイプ３０からオイル分離室２９を通って
吐出パイプ３３へ導かれる冷媒ガス流がこの吐出パイプ
３３の下端部３３ａに衝突し、そのガス流に含まれるミ
スト状のオイルＯが下端部３３ａの外周に付着して分離
回収される。又、オイル分離室２９内の冷媒ガスは吐出
パイプ３３を通して図示しない外部冷却回路に供給され
る。

【００１６】図１に示すように、前記遮蔽板２６の下方
において前記突出部２２上面には分離回収されたオイル
Ｏを貯留するためのオイル貯留室３４が前記貯留室形成
板２７に形成した区画板２７ａによって形成されてい
る。このオイル貯留室３４は前記遮蔽板２６に透設した
透孔３５により前記オイル分離室２９と連通されてい
る。又、前記遮蔽板２６の下部にはオイルＯに混入した
埃等を濾過するためのフィルタ３６が取着されている。

【００１７】前記オイル貯留室３４の下部にはさらに中
間室３７が形成され、貯留室３４と中間室３７は前記貯
留室形成板２７の区画板２７ａに形成した絞り孔３８に
よって連通されている。

【００１８】前記中間室３７の底部と、斜板室８との間
には両者を連通する前記絞り孔３８の通路面積よりも大
きいオイル戻し通路３９がほぼ垂直に伸びるように形成
されている。そして、中間室３７内に導かれたオイルを
オイル戻し通路３９を通して斜板室８内に滴下供給する
ようにしている。前記中間室３７内には板状の弁体４０
がオイル戻し通路３９の入口を開閉可能な状態で、その
基端部においてネジ４１より締付固定されている。この
弁体４０はそれ自身弾性を有しており、中間室３７内の
圧力が斜板室８内の吸入圧と同程度に低い状態ではオイ
ル戻し通路３９を開放する位置に付勢保持され、中間室
３７内の圧力が吐出ガスの圧力又はそれと吸入圧との中
間圧程度になると、その圧力により弁体４０がオイル戻
し通路３９を閉鎖するようにしている。

【００１９】この実施例では前記絞り孔３８の通路面積
は一例として０．３ｍｍに、オイル戻し通路３９の通路
面積は３．５ｍｍに設定されている。そして、オイル貯
留室３４から絞り孔３８を通して中間室３７へ滴下され
るオイルの体積流量Ｑは、図５に●印で示すようにガス
の流量（○印）に比較して遙かに少ない。又、中間室３
７からオイル戻し通路３９を通して斜板室８へ流入する
オイル又はガスの体積流量Ｑは、弁体４０が開放されて
いる状態では、図５に●又は○印で示すように多い。さ
らに、弁体４０が閉鎖された場合には、オイルの流量は
零となり、ガスの流量は○印で示すように低減される。

【００２０】次に、前記のように構成された圧縮機のオ
イルセパレータについてその作用を説明する。今、図２
において駆動軸９の回転により斜板１０が回転される
と、各ピストン１２がシリンダボア１１内で左右方向に
往復動されて冷媒ガスＧの吸入、圧縮及び吐出が行われ
る。圧縮された冷媒ガスＧは、吐出室１６，１７から図
１に示すガス出口３１及び放出パイプ３０を通ってオイ
ル分離室２９内に放出されて、オイル分離室２９内で流
速が低下した後に吐出パイプ３３を通って図示しない外
部冷却回路に供給される。そして、前記放出パイプ３０
の開口端部からオイル分離室２９内に冷媒ガスＧが放出
される際、冷媒ガス流が吐出パイプ３３の下端部３３ａ
に衝突することにより、そのガス流に含まれるミスト状
のオイルＯが下端部３３ａの外周に付着して分離回収さ
れる。この分離回収されたオイルＯは下端部３３ａから
オイル分離室２９の底部に滴下され、透孔３５、フィル
タ３６を通ってオイル貯留室３４内に滴下貯留される。

【００２１】さらに、この貯留されたオイルＯはオイル
貯留室３４内の圧力が吐出圧相当に保持されているの
で、絞り孔３８を通って中間室３７に滴下供給される。
前記オイル貯留室３４内にオイルが存在する状態では、
オイル戻し通路３９の通路面積が絞り孔３８よりも大き
いので、中間室３７内にオイルが貯留されることはなく
該中間室３７内は斜板室８の圧力、つまり吸入圧に保持
され、弁体４０がその弾性により開放位置に保持され
る。従って、中間室３７内に滴下されたオイルはオイル
戻し通路３９から斜板室８に滴下供給され、ピストン１
２、シュー１３等の摺動部の潤滑に供される。

【００２２】そして、圧縮機の回転数が低下して、オイ
ル分離室２９内に供給される冷媒ガスの量が減少し、そ
のオイルが少なくなって、やがてオイル貯留室３４内の
オイルが無くなると、貯留室３４から絞り孔３８を通し
て高圧の冷媒ガスが中間室３７に供給される。このため
中間室３７の圧力が急上昇し、弁体４０はオイル戻し通
路３９を閉鎖する位置に押圧されるので、中間室３７か
ら斜板室８への高温、高圧の冷媒ガスの侵入が阻止さ
れ、このため吐出冷媒ガスの温度を上昇することはな
い。

【００２３】その後、圧縮機が高速で運転されて、オイ
ル貯留室３４内にオイルが再び貯留されると、前記絞り
孔３８から再びオイルが中間室２７へ滴下供給されるよ
うになり、オイル貯留室３４から中間室７への冷媒ガス
の流入がなくなるとともに、弁座面の間隙からの僅かな
ガスのリークにより中間室３７内の圧力が徐々に低下
し、それに伴って閉じていた弁体４０が開放位置に復帰
される。このため中間室３７に導かれたオイルがオイル
戻し通路３９から斜板室８に供給され、駆動部の潤滑に
供される。

【００２４】ここで、前記弁体４０の開閉動作を図５に
よりさらに説明すると、前記オイル貯留室３４内にオイ
ルが存在する状態では、中間室３７の圧力、つまり吐出
圧Ｐｄと斜板室８内の吸入圧Ｐｓとの差圧Δｐに関係な
く弁体４０は開放位置に保持される。オイル貯留室３４
内のオイルが零になり、かつ吐出ガスの温度あるいはガ
スの流量により決定される吐出ガスの圧力Ｐｄと吸入圧
Ｐｓとの差圧Δｐが所定値Δｐｃ以上になると、弁体４
０が閉鎖され、中間室３７から斜板室８へのガスの侵入
が防止される。

【００２５】図６は前記差圧Δｐが５ｋｇf ／ｃｍ² の
ときのオイル供給量（ｃｃ／ｍｉｎ）を実験により求め
たデータを示す。これによればリード弁が接触する弁座
の面粗度を２０μｍＲｚに設定した従来例ではオイル流
量がほぼ４ｃｃ／ｍｉｎであった。これに対し、前記絞
り孔３８の通路面積を０．３ｍｍに設定した本発明の実
施例のオイル供給量は５０ｃｃ／ｍｉｎと多くすること
ができ、圧縮機の摺動部の潤滑性が向上する。又、前記
実施例のようにオイルの斜板室８側への供給量が多い
と、吐出管路から外部冷房回路へのオイルの流出を抑制
できるので、冷房装置の熱交換効率を向上することがで
きる。

【００２６】又、図７に示すように吐出ガスの圧力Ｐｄ
と吸入圧Ｐｓとの差圧Δｐが上昇するとガス戻り量が従
来ではほぼ比例して増大するのに対して、本発明におい
ては差圧ΔＰが増大して弁体４０がオイル戻し通路３９
を閉鎖するまではオイル戻し通路３９によりガスが戻さ
れる。しかし、その後は弁体４０によりオイル戻し通路
３９が閉じられるため、ガス戻り量の増加率が抑制さ
れ、温度の高い吐出ガスの斜板室への侵入量を抑制して
吐出ガスの温度の上昇を抑制し、圧縮効率を向上するこ
とができる。

【００２７】次に、この発明の別の実施例を図８及び図
９に基づいて説明する。図８に示す別例は前記弁体４０
に代えて、ボール弁４５を使用するとともに、それをバ
ネ４６により常にはオイル戻し通路３９を開放する位置
に付勢している。この実施例においてもオイル貯留室３
４内にオイルがなくなると、中間室３７内の圧力が上昇
するため、ボール弁４５がバネ４６の付勢力に抗してオ
イル戻し通路３９を閉鎖する位置に押圧保持される。こ
のため、ガスの戻り量が低減される。

【００２８】図９に示す別例はオイル戻し通路３９の右
内側に円筒状をなす弁体４７をバネ４８により上下方向
の移動可能に収容するとともに、該弁体４７の外周部に
上下方向に溝４７ａを形成して、常には中間室３７とオ
イル戻し通路３９が連通するようにしている。そして、
中間室３７の圧力が冷媒ガスにより高圧となると、弁体
４７がバネ４８の付勢力に抗して下方に移動されて、弁
体４７の下端面が弁座４９に接触して前記溝４７ａが閉
じられ、オイル戻し通路３９から斜板室８へのガスの侵
入を抑制するようにしている。

【００２９】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することもできる。前
記オイル分離室２９、オイル貯留室３４、中間室３７、
絞り孔３８及びオイル戻し通路３９、弁体４０等を圧縮
機のシリンダブロック２から分離して、外部冷却回路の
高圧配管の途中に設けたり、高圧部としての吐出室１
６，１７側に設けたり、その他各部の構成を任意に変更
して具体化したりすることもできる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明はオイル
分離部から分離されたオイルを圧縮機内の低圧部又は吸
入配管に十分供給することができ、圧縮機内の摺動部の
潤滑性を向上することができるとともに、オイル貯留室
内のオイルが無くなった場合に高圧ガスが圧縮機内の低
圧部又は吸入配管側に逆流する量を抑制して、吐出ガス
の温度上昇を防ぐことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化したオイルセパレータの要部
断面図である。

【図２】斜板式圧縮機全体を示す断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】オイル貯留室から中間室、中間室から斜板室へ
のガス及びオイルの流量を示すグラフである。

【図５】中間室内の圧力と吸入室内の圧力との差圧と弁
体の開閉状態を示すグラフである。

【図６】オイル供給量を示すグラフである。

【図７】ガス戻り量を示すグラフである。

【図８】この発明の別の実施例を示す部分断面図であ
る。

【図９】この発明の別の実施例を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１，２ シリンダブロック、８ 圧縮機の低圧部として
の斜板室、１６，１７高圧部としての吐出室、２７ 貯
留室形成板、２７ａ 区画板、２８ シェル、２９ オ
イル分離部としてのオイル分離室、３４ オイル貯留
室、３７ 中間室、３８ 絞り孔、３９ オイル戻し通
路、４０，４７ 弁体、４５ 弁体としてのボール弁、
Ｇ 冷媒ガス、Ｏ オイル。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−61680（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/08 F04B 39/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒ガス中に含まれる潤滑用オイルを圧
   縮機の高圧部あるいは外部冷却回路の高圧配管の途中に
   設けたオイル分離部にて冷媒ガスから分離し、分離した
   オイルを圧縮機内の低圧部又は圧縮機の吸入配管に戻す
   ように構成された圧縮機において、前記オイル分離部で
   分離されたオイルを一時貯留するオイル貯留室を設け、
   該オイル貯留室の下部に中間室を設け、該中間室と前記
   オイル貯留室とを絞り孔により連通し、さらに前記中間
   室と圧縮機内の低圧部又は前記吸入配管とを連通するオ
   イル戻し通路の中間室側に、該オイル戻し通路の入口を
   中間室内の圧力に応じて開閉する弁体を配設した圧縮機
   のオイルセパレータ。