JP4035650B2

JP4035650B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP4035650B2
Application number: JP28977298A
Authority: JP
Inventors: 重樹岩波; 和仁宮川; 三起夫松田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: JP2000120543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機に関するもので、車両用冷凍サイクル等の吐出流量が変化するものに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクル用の圧縮では、冷媒と共に潤滑油を吸入させることで、圧縮機内の摺動部を潤滑している。
しかし、冷媒中に潤滑油が混合した状態で冷媒が冷凍サイクル内を循環すると、凝縮器や蒸発器等の熱交換器において、熱交換効率が低下し、冷凍能力が低下してしまうという問題が発生する。
【０００３】
そこで、例えば特開平３−１２９２７３号公報に記載の発明では、圧縮機の吐出側に吐出室から流出する冷媒中から潤滑油を分離する油分離器（オイルセパレータ）を設け、潤滑油が冷凍サイクル内を循環することを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、油分離器は、冷媒の流速を高めた状態で冷媒を分離室内に流入させる必要があるので、一般的に、吐出室と分離室とを連通させる連通路にて冷媒流れを絞り、分離室に流入する冷媒の速度を高めて（加速して）いる。
このため、例えば圧縮機の回転数が低く吐出流量が小さいときに、油分離器を十分に機能させるには、連通路の断面積を十分に小さくする必要がある。しかし、連通路の断面積を小さくすると、圧縮機の回転数が上昇し吐出流量が増大すると、連通路での圧力損失（以下、圧損と略す。）が大きくなり、圧縮機の効率が低下してしまうという問題が発生する。
【０００５】
また逆に、圧縮機の回転数が高く吐出流量が大きいときに合わせて連通路の断面積を設定すると、圧縮機の回転数が低く吐出流量が小さいときに、分離室に流入する冷媒の流速が低くなるので、十分に油分離器を機能させることができず、潤滑油が冷媒と共に冷凍サイクル内を循環してしまうという問題が発生する。
なお、上記問題は、吐出流量が変化することにより発生する問題であるので、吐出容量を変化させることができる可変容量型圧縮では、回転数が変化しなくても上記問題は発生する。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、吐出流量の変化によらず、安定的に冷媒等の流体と潤滑油とを分離することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、流体を吸入圧縮する圧縮機構（Ｃｐ）と、圧縮機構（Ｃｐ）を収納するとともに、圧縮機構（Ｃｐ）から吐出する流体が流入する吐出室（１１５）、及び第１連通路（１２２）を介して吐出室（１１５）と連通し、流体中から潤滑油を分離する分離室（１１６）が形成されたハウジング（１１３）とを有し、吐出室（１１５）と分離室（１１６）とを連通させる第２連通路（１２３）を設け、さらに、吐出室（１１５）と分離室（１１６）とを連通させる第２連通路（１２３）に、吐出室（１１５）と分離室（１１６）との圧力差に応じて開度が変化する差圧弁（１２４）を設けたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、圧力差の増大に応じて差圧弁（１２４）の開度を増大させれば、吐出流量の増大に応じて差圧弁（１２４）の開度が増大するので、流体が吐出室（１１５）から分離室（１１６）に流入する際の圧損が過度に増大することを防止できる。したがって、圧縮機の効率が低下することを防止しつつ、流体中から潤滑油を分離することができる。
【０００９】
また、圧力差の減少に応じて差圧弁（１２４）の縮小させれば、吐出流量の減少に応じて差圧弁（１２４）の開度が縮小するので、流体が吐出室（１１５）から分離室（１１６）に流入する際の流速が過度に低下することを防止でき、流体中から潤滑油を確実に分離することができる。
以上に述べたように、本発明では、吐出流量の変化によらず、安定的に流体と潤滑油とを分離することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、流体を吸入圧縮する圧縮機構（Ｃｐ）と、圧縮機構（Ｃｐ）を収納するとともに、圧縮機構（Ｃｐ）から吐出する流体が流入する吐出室（１１５）、及び第１連通路（１２２）を介して吐出室（１１５）と連通し、流体中から潤滑油を分離する分離室（１１６）が形成されたハウジング（１１３）とを有し、吐出室（１１５）と分離室（１１６）とを連通させる第２連通路（１２３）を設け、さらに、吐出室（１１５）と分離室（１１６）との圧力差が所定範囲内となるように、第２連通路（１２３）の連通状態を制御する差圧弁（１２４）を設けたことを特徴とする。これにより、上記した請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、流体を吸入圧縮する圧縮機構（Ｃｐ）、及び圧縮機構（Ｃｐ）を収納するとともに、圧縮機構（Ｃｐ）から吐出する流体が流入する吐出室（１１５）を有する圧縮機（１００）に適用され、吐出室（１１５）から流出する流体中から潤滑油を分離する油分離器であって、吐出室（１１５）から流出する流体が流入する分離室（１１６）を構成する部材（１１３）に、吐出室（１１５）と分離室（１１６）とを連通させる第１連通路（１２２）及び第２連通路（１２３）を設け、吐出室（１１５）と分離室（１１６）との圧力差に応じて開度が変化する差圧弁（１２４）を第２連通路（１２３）に設けたことを特徴とする。これにより、上記した請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１２】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る圧縮機を車両用冷凍サイクル（以下、冷凍サイクルと略す。）用の可変容量型斜板圧縮機（以下、圧縮機と略す。）１００に適用したものであって、図１は圧縮機１００を備える冷凍サイクルの模式図である。
図１中、２００は圧縮機１００から吐出する冷媒（流体）を冷却する放熱器（凝縮器）であり、３００は放熱器２００から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒のみを流出させるとともに、冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるレシーバ（受液器）である。
【００１４】
また、４００はレシーバ３００から流出した液相冷媒を減圧する減圧器であり、５００は減圧器４００にて減圧された液相冷媒を蒸発させる蒸発器である。なお、減圧器４００は、蒸発器５００出口側の冷媒過熱度が所定値となるように、その減圧度（開度）が調節される、いわゆる温度式膨張弁である。
次に、圧縮機１００について述べる。
【００１５】
図１は圧縮機１００の軸方向断面図であり、１０１は走行用エンジン（図示せず）から駆動力を得て回転するシャフトであり、このシャフト１０１は、フロントハウジング１０２及びミドルハウジング１０３内に設けられたラジアル軸受１０４、１０５により回転可能に支持されている。
そして、ミドルハウジング１０３には、シャフト１０１と平行な方向に延びるシリンダボア（円柱状の空間）１０６がシャフト１０１周りに複数本形成されており、これらシリンダボア１０６内には、ピストン１０７がシャフト１０１と平行な方向に往復摺動可能に配設されている。
【００１６】
１０８はシャフト１０１と一体的に回転するロータであり、このロータ１０８の径外方側には、ピストン１０７側に向けて突出するとともに、長円状の長穴１０８ｂが設けられた突起部１０８ａが一体形成されている。
１０９は、一対のシュー１１０を介してピストン１０７の一端側（ロータ１０８側）に連結された斜板であり、この斜板１０９は、長穴１０８ｂを貫通するピン１１１を介してロータ１０８に対して変位可能に連結されている。
【００１７】
因みに、シュー１１０は、球面状の球面摺動部にてピストン１０７と回転可能に接触し、平面状の摺動面にて斜板１０９と摺動可能に接触している。
このため、シャフト１０１が回転すると、ロータ１０８を介して斜板１０９がシャフト１０１に対して傾いた状態で回転し、斜板１０９の径外方側が揺動するので、ピストン１０７が往復運動する。
【００１８】
なお、本実施形態に係る圧縮機１００では、斜板１０９が配設された空間１２６（以下、この空間１２６を斜板室１２６と呼ぶ。）内の圧力を変化させることにより、斜板１０９の傾斜角θを変化させてピストン１０７の行程（ストローク）を変化させ、圧縮機１００の吐出容量を変化させている。
また、１１２は、シリンダボア１０６の一端側（ピストン１０７の他端側）を閉塞するバルブプレートであり、このバルブプレート１１２、シリンダボア１０６及びピストン１０７により冷媒を吸入圧縮する作動室Ｖが構成されている。つまり、本実施形態では、シャフト１０１、斜板１０９及びピストン１０７等により斜板型の圧縮機構Ｃｐが構成されている。
【００１９】
１１３は、複数個の作動室Ｖに冷媒を分配供給する吸入室１１４、各作動室Ｖから吐出する冷媒を集合回収する吐出室１１５、冷媒中から潤滑油を分離する油分離器ＯＳの分離室１１６、及び油分離器ＯＳにて分離された潤滑油を蓄える貯油室１１７が形成されたリアハウジングである。
そして、バルブプレート１１２には、作動室Ｖと吸入室１１４とを連通させる吸入ポート１１８、及び作動室Ｖと吐出室１１５とを連通させる吐出ポート１１９が形成されており、吸入ポート１１８には冷媒が作動室Ｖから吸入室１１４に逆流することを防止するリード弁状の吸入弁（図示せず）が設けられ、吐出ポート１１９には吐出室１１５から作動室Ｖに冷媒が逆流するリード弁状の吐出弁（図示せず）が設けられている。なお、１２０は吐出弁の最大開度を規制する弁止板（ストッパ）である。
【００２０】
ところで、分離室１１６は、図３に示すように、その内壁面１１６ａが円周状に形成された円柱状の空間であり、この分離室１１６には、分離室１１６と同心状に配設された吐出パイプ１２１が挿入固定されている。なお、この吐出パイプ１２１は、放熱器２００の冷媒流入側に接続される。
また、図２中、１２２、１２３は、吐出室１１５と分離室１１６とを連通させる第１、２連通路であり、これら第１、２連通路１２２、１２３の分離室１１６側は、図３に示すように、内壁面１１６ａの接線方向に向けて開口している。そして、第２連通路１２３には、図２に示すように、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差に応じて開度が変化する差圧弁１２４が設けられている。
【００２１】
なお、差圧弁１２４は、第２連通路１２３の連通状態（開閉状態）を調節する球状の弁体１２４ａ、第２連通路１２３を閉じる向きの弾性力（以下、この力を閉弁力と呼ぶ。）を弁体１２４ａに作用させるコイルバネ（弾性部材）１２４ｂ、及び弁体１２４ａの弁座１２４ｃから構成されている。
因みに、１２５は、シャフト１０１とフロントハウジング１０２との隙間を密閉し、斜板１０９が配設された斜板室１２６から冷媒が外部に漏れ出すことを防止するリップシールである。
【００２２】
次に、圧縮機１００の特徴的作動について述べる。
１．最大吐出容量運転時（図２参照）
最大容量運転時では、図２に示すように、ピストン１０７の行程が大きくなり、シャフト１０１が一回転する間に吐出される冷媒量（吐出流量）が、後述する可変容量運転時に比べて大きくなる。
【００２３】
このため、第１連通路１２２を流通する冷媒の流速が増大するので、第１連通路１２２での冷媒の圧損が（流速の２乗に略比例して）増大し、吐出室１１５の内圧が分離室１１６の内圧より高くなるとともに、その圧力差が拡大する。
ここで、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差によって弁体１２４ａに作用する力は、第２連通路１２３の開度を増大させる（開く）向きの力であるので、以下、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差により弁体１２４ａに作用する力を開弁力と呼ぶ。
【００２４】
そして、開弁力が閉弁力を上回ると、第２連通路１２３が開くので、作動室Ｖから吐出室１１５に吐出された冷媒は、第１、２連通路１２２、１２３を流通して分離室１１６に流入する。
なお、油分離器ＯＳで分離された貯油室１１７内の潤滑油は、吸入圧と吐出圧との差圧により、図示しない通路を経て圧縮機構Ｃｐの吸入側に吸引されて冷媒と共に作動室Ｖ内に吸入される。
【００２５】
２．可変容量運転時（図４参照）
可変容量運転時では、図４に示すように、ピストン１０７の行程が小さくなり、シャフト１０１が一回転する間に吐出される冷媒量（吐出流量）が、最大容量運転時に比べて小さくなる。
このため、第１、２連通路１２２、１２３を流通する冷媒の流速が減少するので、第１、２連通路１２２、１２３での冷媒の圧損が減少し、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差が縮小する。
【００２６】
そして、閉弁力が開弁力を上回ると、第２連通路１２３が閉じるので、作動室Ｖから吐出室１１５に吐出された冷媒は、第１連通路１２２のみを流通して分離室１１６に流入する。
なお、油分離器ＯＳで分離された貯油室１１７内の潤滑油は、最大容量運転時と同様に、吸入圧と吐出圧との差圧により、圧縮機構Ｃｐの吸入側に吸引されて冷媒と共に作動室Ｖ内に吸入される。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、上述のごとく、吐出流量が増大すると、冷媒は２つの連通路（第１、２連通路）１２２、１２３を流通して吐出室１１５から分離室１１６に流入するので、吐出流量が増大しても、冷媒が吐出室１１５から分離室１１６に向けて流通するときに発生する圧損を小さくすることができ、圧縮機１００の効率が低下することを防止できる。
【００２８】
一方、吐出流量が減少すると、冷媒は第１連通路１２２のみを連通して吐出室１１５から分離室１１６に流入するので、吐出流量が減少しても、分離室１１６に流入する際の冷媒の流速が大きく低下することを防止でき、油分離器ＯＳで油分離能力が低下することを防止できる。
以上に述べたように、本実施形態に係る圧縮機１００によれば、差圧弁１２４が開閉することにより、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差が所定範囲内となるように制御されることとなる。したがって、圧縮機１００の効率を低下させることなく、分離室１１６に流入する際の冷媒の流速が大きく低下することを防止できるので、吐出流量の変化によらず、安定的に冷媒と潤滑油とを分離することができる。
【００２９】
ところで、上述の実施形態では、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差によって第２連通路１２３を開閉する差圧弁１２４を第２連通路１２３に設けたが、本発明は、冷媒が吐出室１１５から分離室１１６に向けて流通する際に、吐出流量の増減に応じてその圧損が変化することをに着目してなされたものであるから、２つの連通路１２２、１２３を１本の連通路とするとともに、吐出室１１５と分離室１１６との圧力差が所定範囲内となるように、その１本の連通路の連通状態（開度）を制御する差圧弁を設けてもよい。
【００３０】
また、上述の実施形態では、分離室１１６の内壁面１１６ａに沿って冷媒を旋回させることにより、冷媒中から潤滑油を分離する遠心式の油分離器ＯＳであったが、分離室１１６の内壁面に冷媒を高速で衝突させることにより冷媒中から潤滑油を分離する衝突式の油分離器を有する圧縮機にも適用することができる。
また、上述の実施形態では、可変容量型斜板圧縮機を例に本発明に係る圧縮機を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば固定容量型斜板圧縮機又は可変容量型スクロール圧縮機等その他の圧縮機に対しても適用することができる。
【００３１】
また、本発明に係る圧縮機は車両用冷凍サイクルにその適用が限定されるものではなく、電気冷蔵庫等その他の冷凍サイクルに対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍サイクルの模式図である。
【図２】最大容量運転時における実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】可変容量運転時における実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１０１…シャフト、１０２…フロントハウジング、
１０３…ミドルハウジング、１０６…シリンダボア、１０７…ピストン、
１０８…ロータ、１０９…斜板、１１５…吐出室、１１６…分離室、
１２２…第１連通路、１２３…第２連通路、１２４…差圧弁。

Claims

流体を吸入圧縮する圧縮機構（Ｃｐ）と、
前記圧縮機構（Ｃｐ）を収納するとともに、前記圧縮機構（Ｃｐ）から吐出する流体が流入する吐出室（１１５）、及び第１連通路（１２２）を介して前記吐出室（１１５）と連通し、流体中から潤滑油を分離する分離室（１１６）が形成されたハウジング（１１３）とを有し、
前記吐出室（１１５）と前記分離室（１１６）とを連通させる第２連通路（１２３）を設け、
さらに、前記吐出室（１１５）と前記分離室（１１６）との圧力差に応じて開度が変化する差圧弁（１２４）を前記第２連通路（１２３）に設けたことを特徴とする圧縮機。
流体を吸入圧縮する圧縮機構（Ｃｐ）と、
前記圧縮機構（Ｃｐ）を収納するとともに、前記圧縮機構（Ｃｐ）から吐出する流体が流入する吐出室（１１５）、及び第１連通路（１２２）を介して前記吐出室（１１５）と連通し、流体中から潤滑油を分離する分離室（１１６）が形成されたハウジング（１１３）とを有し、
前記吐出室（１１５）と前記分離室（１１６）とを連通させる第２連通路（１２３）を設け、
さらに、前記吐出室（１１５）と前記分離室（１１６）との圧力差が所定範囲内となるように、前記第２連通路（１２３）の連通状態を制御する差圧弁（１２４）を設けたことを特徴とする圧縮機。
流体を吸入圧縮する圧縮機構（Ｃｐ）、及び前記圧縮機構（Ｃｐ）を収納するとともに、前記圧縮機構（Ｃｐ）から吐出する流体が流入する吐出室（１１５）を有する圧縮機（１００）に適用され、
前記吐出室（１１５）から流出する流体中から潤滑油を分離する油分離器であって、
前記吐出室（１１５）から流出する流体が流入する分離室（１１６）を構成する部材（１１３）に、前記吐出室（１１５）と前記分離室（１１６）とを連通させる第１連通路（１２２）及び第２連通路（１２３）を設け、
前記吐出室（１１５）と前記分離室（１１６）との圧力差に応じて開度が変化する差圧弁（１２４）を前記第２連通路（１２３）に設けたことを特徴とする油分離器。
前記分離室（１１６）の内壁面（１１６ａ）は、円周状に形成されており、
前記両連通路（１２２、１２３）の前記分離室（１１６）側は、前記内壁面（１１６ａ）の接線方向に向けて開口していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧縮機。