JP4248201B2 - 気体圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や建物などの空調に使用され、冷媒ガス等の気体を圧縮して吐出する気体圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や建物などの空調に使用される気体圧縮機には、例えば図５に示すものが使用されている。この圧縮機を図に基づいて説明すると、内周が筒状のシリンダ５と、該シリンダ５の軸方向両端部にあるフロントサイドブロック６およびリアサイドブロック７とを備えている。前記シリンダ５内には、ロータ１１が回転可能に配置され、該ロータ１１に設けられたベーン溝にベーン１５が出没可能に収容されている。上記シリンダ５と、フロントサイドブロック６と、リアサイドブロック７と、ロータ１１と、ベーン１５とで圧縮機本体が構成され、ロータ１１とベーン１５とシリンダ５とで仕切られてシリンダ圧縮室が形成されている。上記各部材はフロントハウジング１ａおよびリアハウジング１ｂに内蔵されており、フロントハウジング１ａは冷媒の吸入口２を有し、リアハウジング１ｂは吐出口３を有している。前記フロントハウジング１ａ内には、前記吸入口２に連通する吸入室４が設けられており、該吸入室４と前記シリンダ圧縮室とが連通している。また、リアハウジング１ｂの前方側に内蔵されたリアサイドブロック７と、リアハウジング１ｂの後方側とで形成される空間が圧縮気体（冷媒）を吐出する吐出室８とされ、該吐出室８は上記吐出口３に連通している。
【０００３】
上記気体圧縮機では、ロータ１１を回転させると前記シリンダ圧縮室の容積が変化し、上記吸入口２および吸入室４を通過して導入された冷媒がシリンダ圧縮室内で圧縮される。圧縮された冷媒は、リアサイドブロック７に形成された吐出通路７ａを通して吐出室８へと放出される。このようにして吸入、圧縮された後放出される冷媒ガスは、気体圧縮機内部で潤滑油を巻き込んで、潤滑油を含んだ状態で放出されることから、この潤滑油を分離する目的で、一般に油分離手段が前記吐出通路７ａの圧縮気体放出部から前記吐出口３の間に設置される。
【０００４】
出願人は、この油分離手段として、図示のように、リアサイドブロック７に取り付けた筒状体３１とフィルタ部材３２で構成される油分離器３０を先に提案した。前記筒状体３１には、リアサイドブロック７の吐出通路７ａに連通する通路３３が形成されており、圧縮された冷媒は、筒状体３１の内側チャンバ３４内に放出されるようにした。内側チャンバ３４に放出された圧縮冷媒は、ここで流速が減少するので、比重の重い潤滑油が冷媒ガスから分離され、更に冷媒ガスがフィルタ部材３２を低速で通過して吐出室８へと流れる過程でも潤滑油が捕捉され、確実な油分離を可能にした。
【０００５】
分離された潤滑油は油溜まり部１８に滴下滞留し、潤滑油が分離された圧縮冷媒は吐出室８へと吐出され、さらに吐出口３から吐出配管（図示しない）を通じて外部の空調システムに運ばれる。外部に吐出された冷媒は、システムを循環して気体圧縮機の吸入口２に戻り、再度シリンダ圧縮室で圧縮され、さらにシステム内に吐出される。この動作を繰り返すことにより継続して空調が行われる。また、油溜まり部１８の油は、圧縮機内部での圧力差により油供給路９を通して送り出され、圧縮機内での摩耗防止や油膜によるシールに供される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の如くの筒状体３１とフィルタ部材３２でなる油分離器３０を設けた気体圧縮機は、圧縮された冷媒から潤滑油を分離する性能を向上することができたものであったが、筒状体３１の内側チャンバ３４で分離された潤滑油は密度が高い為にフィルタ部材３２を通過しにくく、内側チャンバ３４内に溜まり易いという問題があることが判明した。内側チャンバ３４内に溜まる潤滑油の量が増すに従って、内側チャンバ３４の容積が減少し、また、フィルタ部材３２の開口面積が小さくなることから、内側チャンバ３４及びフィルタ部材３２を通過する冷媒ガスの流速は増大して、潤滑油を捕捉する性能が低下して行き、油分離器３０の分離性能が低下する傾向を示した。
【０００７】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、冷媒ガスに含まれる潤滑油の分離性能が低下しないようにした気体圧縮機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の気体圧縮機のうち請求項１記載の発明は、冷媒ガスを吸入、圧縮、吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出された冷媒ガス中の油を分離する油分離器と、前記油分離器を通過した冷媒ガスと油を一時貯留する吐出室と、を有し、前記油分離器は、前記吐出室内で筒状体壁により空間形成して内側チャンバを有する筒状体と、該筒状体壁面に設けられた油排出通路と、前記筒状体の下流側出口を塞ぐように設けられたフィルタ部材とを備え、前記油排出通路は、一端が前記内側チャンバに開口し、他端が前記吐出室の油溜まり部に溜まった潤滑油を前記気体圧縮部に供給する為に設けられた油供給路に開口する油排出通路としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の気体圧縮機は、請求項１に記載の発明において、前記油排出通路の一端は、前記内側チャンバの最下部近傍で開口していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の気体圧縮機は、請求項２記載の発明において、前記油排出通路の前記内側チャンバの最下部近傍で開口している一端に、油排出通路を開閉する為の浮部材が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の気体圧縮機は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記圧縮機本体は、内周が筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータに半径方向に出没自在に設けられたベーンとを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の気体圧縮機は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記フィルタ部材は、短繊維または長繊維の線材を面方向および厚さ方向にランダムに配してなることを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明の気体圧縮機によれば、油分離器を構成した筒状体の内側チャンバの圧力が圧力損失の影響で吐出室に比べて高いことから、内側チャンバに溜まった分離された潤滑油を油排出通路を通して排出することができる。この結果、内側チャンバの容積を減少させないので、内側チャンバに放出される圧縮冷媒の流速を減少させる機能を維持し、内側チャンバ部分の油分離機能も維持することができる。また、油分離器のフィルタ部材が密度の高い潤滑油で塞がれることを無くし、フィルタ部材の油捕捉機能を低下しないようにできる。
加えて、いわゆる液圧縮運転が行われて、高圧の圧縮液体が内側チャンバに放出された際には、この油排出通路を高圧の圧縮液体に対する液逃がしとして機能させることができ、フィルタ部材を高圧の圧縮液体の圧力から保護することができる。
【００１６】
前記油排出通路は、請求項１のように、一端が前記内側チャンバに開口し、他端が前記吐出室の油溜まり部に溜まった潤滑油を前記気体圧縮部に供給する為に設けられた油供給路に開口するようにして設ける。内側チャンバに開口する油排出通路の一端は、潤滑油がフィルタ部材の開口面積を減少させるように溜まるのを阻止できるような位置とすれば良いものであるが、請求項２のように、内側チャンバの最下部近傍とするのが望ましい。このように内側チャンバの最下部近傍に開口した油排出通路の一端には、請求項３のように、浮部材を設けることができる。浮部材をこのように設けることによって、内側チャンバに潤滑油が溜まった時のみ油排出通路を開として潤滑油を排出し、潤滑油が溜まっていない時には閉として、全ての圧縮冷媒がフィルタ部材を確実に通過するようにすることができる。
【００１７】
本発明の気体圧縮機は、冷媒ガスを吸入、圧縮、吐出する圧縮機本体と吐出室を備えている。これらの構成は本発明としては必須であるが、その具体的な構造、形状等は特に限定されるものではなく、上記構成を具備する種々の構造が対象となる。その他には、通常、吸入口、吸入室、吐出口を備えている。本発明の気体圧縮機として、代表的には、請求項４に記載するベーン式の圧縮機が挙げられる。
【００１８】
また、前記フィルタ部材には、種々の材質からなるフィルタ部材を用いることができる。好適には、請求項５に記載されているように、線材をランダムに配したフィルタ部材が挙げられる。このようなフィルタ部材を用いれば、オイルミストを含んだ圧縮気体がフィルタ部材を通過する際に粒子の大きい潤滑油だけが線材に衝突して滴下し、粒子の小さい圧縮気体は自在に流れの方向を変え線材間を通り抜けてより優れた油分離性能を発揮する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の気体圧縮機の参考例となる形態を図１、２に基づいて説明する。なお、従来例と同一の構造については同一の符号を付している。
図１は気体圧縮機の全体構成を表したものである。該気体圧縮機は、吸入口２を有するフロントハウジング１ａと、吐出口３を有するリアハウジング１ｂとを備えている。前記吸入口２には、外部から圧縮すべき冷媒ガスを吸引するべく吸入配管（図示しない）が接続され、吐出口３には、圧縮された冷媒をコンデンサ等（図示しない）に供給する吐出配管（図示しない）が接続される。
【００２０】
上記フロントハウジング１ａ内部には吸入室４が形成され、この吸入室４に前記吸入口２が連通している。また、リアハウジング１ｂ内には、軸方向と直交する縦断面において略楕円形状の内周面を有する筒状のシリンダ５が配置されており、該シリンダ５の軸方向両端面に互いに平行に固着されたフロントサイドブロック６（吸入口２側）およびリアサイドブロック７（吐出口３側）が配置されている。該フロントサイドブロック６には、前記吸入室４とシリンダ５内とを連通させるように図示しない連通路が形成されている。
【００２１】
そしてシリンダ５の内部には、図２に示すように、ロータ軸１０で支持された回転可能なロータ１１が配設されている。なお、上記ロータ軸１０は、気体圧縮機の前方側において、電磁クラッチ２０に接続されており、電磁クラッチ２０の動作により図示しない内燃機関の駆動力が伝達されるように構成されている。
前記ロータ１１には、複数のベーン溝１２にそれぞれ摺動可能に嵌装されたベーン１５が複数枚（図は５枚）放射状に保持されている。ロータ１１が回転駆動されることで、ベーン１５がその遠心力および背圧室１３から供給される潤滑油の油圧によってベーン溝１２内を進退してロータ１１から出没し、シリンダ５の内周壁に密着しながら回転するように構成されている。これらシリンダ５、ロータ１１、ベーン１５、フロントサイドブロック６、リアサイドブロック７を主要な構成として圧縮機本体が構成されており、シリンダ５内周面、ベーン１５、ロータ１１外周面およびフロントサイドブロック６後端面、リアサイドブロック７前端面によってシリンダ圧縮室１６が形成されている。
【００２２】
なお、シリンダ５の内周側には内外方向に沿って、該圧縮室１６に一端が連通するシリンダ吐出孔５ａが形成されており、該シリンダ吐出孔５ａの他端側はリードバルブ１４で開閉可能となっている。該シリンダ吐出孔５ａの他端側にはシリンダ吐出空間１７が設けられている。またリアサイドブロック７には、厚さ方向に沿って吐出通路７ａが形成されており、該吐出通路７ａの通路入口７ｃは、上記シリンダ吐出空間１７に開口している。したがって、吐出通路７ａが圧縮気体放出部を構成している。
【００２３】
さらに、前記リアサイドブロック７とリアハウジング１ｂとで形成される空間を吐出室８として、該吐出室８に油分離器３０が設置してある。油分離器３０は、前記リアサイドブロック７に取り付けられた筒状体３１と、該筒状体３１の開口部を塞ぐように設けられたフィルタ部材３２とで構成されている。筒状体３１には、圧縮気体放出部である前記吐出通路７ａと、筒状体３１の内側に形成される内側チャンバ３４とを連通させる通路３３が設けられており、シリンダ圧縮室で圧縮された冷媒が内側チャンバ３４に放出されるようにしてある。
【００２４】
フィルタ部材３２は、金属繊維からなる線材がフィルタ部材３２の面方向及び厚さ方向でランダムに配してなるものである。フィルタ部材３２の外周縁部が前記筒状体３１の開口端内周に沿って形成された環状溝３５に嵌め込まれて固定されている。
【００２５】
前記油分離器３０を構成した筒状体３１には、その側壁３１ａに油排出通路３６が側壁３１ａの中間部を貫通するようにして設けられている。すなわち、この実施形態では、油排出通路３６が、その一端３６ａが内側チャンバ３４の最下部で開口し、他端３６ｂが吐出室８に開口する形態で設けられている。
【００２６】
前記吐出室８の下方は、油分離器３０で分離された潤滑油が溜まる油溜まり部１８とされている。該油溜まり部１８の油は、気体圧縮機内部の圧力差により油供給路９を通して送り出され、圧縮機内での摩耗防止や気体圧縮部の油膜によるシールに供される。
【００２７】
次に、上記気体圧縮機の動作について説明する。
気体圧縮機の動作に際し、電磁クラッチ２０を動作させ、図示しない内燃機関によりロータ軸１０を回転駆動すると、ロータ軸１０の回転に連れてロータ１１が回転する。この回転による遠心力と背圧室１３への潤滑油の供給によりベーン１５に外周側への押出力が作用する。押出力が作用したベーン１５は、図２に示すように外周側に移動してシリンダ５の内周壁およびフロントサイドブロック６、リアサイドブロック７の側壁に密着しながらロータ１１とともに回転する。この回転によりシリンダ５内への吸引力が発生し、前記吸入口２を通して吸入配管から冷媒ガスを吸引する。冷媒ガスは、吸入室４内に吸引され、さらにシリンダ５内に吸引される。シリンダ５内では、シリンダ圧縮室１６によって冷媒ガスが順次圧縮される。
【００２８】
圧縮された冷媒ガスは、シリンダ圧縮室１６からシリンダ吐出口５ａへと送り出され、リードバルブ１４が開かれてさらに吐出空間１７、リアサイドブロック７の吐出通路７ａ、筒状体３１の通路３３を通して油分離器３０の内側チャンバ３４に放出される。
なお、冷媒ガスは上記吸入から圧縮、放出に至る間に、気体圧縮機内部の潤滑油を巻き込んで、潤滑油を含有した状態で内側チャンバ３４に放出される。
【００２９】
通路３３を通して内側チャンバ３４に放出される冷媒ガスは、内側チャンバ３４内で放散されつつ内側チャンバ３４内を後方のフィルタ部材３２に向って移動して、フィルタ部材３２に打ち当たる。この放散の過程で圧縮気体の流速は、放出時に比べて相当に低下するので、比重の重い潤滑油が冷媒ガスから分離され、内側チャンバ３４内に溜まって行く。更に、フィルタ部材３２に当たった圧縮気体は、含有されている潤滑油粒子がフィルタ部材３２の線材に当たって捕捉される一方、気体成分はフィルタ部材３２の線材の間を通過して、これらが互いに分離される。
【００３０】
内側チャンバ３４で分離されて、同チャンバ３４内に溜まる潤滑油は、内側チャンバ３４内の圧力が吐出室８の圧力に比べて圧力損失の関係で高くなっているので、筒状体３１の側壁３１ａに設けた油排出通路３６を通して吐出室８側に排出され油溜まり部１８に溜まる。
また、フィルタ部材３２で分離された潤滑油は、フィルタ部材３２から滴下して油溜まり部１８に溜まる。一方、気体成分はフィルタ部材３２を通過して吐出室８に移動し、さらに吐出口３から吐出される。この圧縮気体は油分離器３０により潤滑油成分が充分に分離されており、圧縮気体に含まれる潤滑油量は従来機に比べて相当に低くなっている。また、気体圧縮機外に持ち出される潤滑油量が少なくなるため、圧縮機内部での潤滑油量の減少は小さく、充分な潤滑油保持量が長期に亘って確保される。
【００３１】
油分離器３０の内側チャンバ３４で分離された潤滑油は油排出通路３６を通して逐次排出され、内側チャンバ３４に溜まることがないので、内側チャンバ３４の容積を減少させないと共に、フィルタ部材３２の開口面積を減少させないようにできる。したがって、内側チャンバ３４での圧縮気体の放散、減速による潤滑油を分離する性能と、フィルタ部材３２の潤滑油を捕捉する性能を共に維持し、油分離器３０の高い分離性能を継続して発揮させることができる。
【００３２】
ところで、前記油溜まり部１８から圧縮機内への潤滑油の供給は、運転停止後も圧力差の関係で継続する。したがって、運転再開時には多量の潤滑油をシリンダ圧縮室１６に吸引してこれを圧縮する、いわゆる液圧縮運転が行われることがある。また、冷媒が気化することなく液体のままシリンダ圧縮室１６に吸引されて液圧縮運転が行われる場合もある。
前記油分離器３０の筒状体３１に設けた油排出通路３６は、このような液圧縮運転が行われて、高圧の圧縮液体が内側チャンバ３４に放出された際の液逃がしとして機能させることもできる。高圧の圧縮液体を油排出通路３６を通して直接吐出室８側に逃がして、フィルタ部材３２が高圧の圧縮液体を受けて、変形や脱落するのを避けることができる。
【００３３】
次に、本発明の気体圧縮機の第１の実施形態を図３以下に示して説明する。
【００３４】
図３の油分離器３０では、油排出路３６０が筒状体３１の底壁３１ｂの下部を貫通して設けてある。油排出通路３６０の一端３６０ａは、内側チャンバ３４の最下部近傍で開口している。また、油排出通路３６０の他端３６０ｂは、リアサイドブロック７に設けられた油供給路９に連通するように開口している。油供給路９の分岐通路９ａと他端３６０ｂを対向させて油排出通路３６０と油供給路９を連通させている。尚、その他の構成は、参考例となる形態と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
上記第１の実施形態では、油分離器３０の内側チャンバ３４に溜まる分離された潤滑油を、油溜まり部１８と連通している油供給路９側に逐次排出することができる。したがって、前記と同様に、分離された潤滑油で内側チャンバ３４の容積が減少されることがなく、また、フィルタ部材３２の開口面積が減少されることもない。
【００３６】
次に、図4は、油排出通路３６の内側チャンバ３４に開口している一端３６ａに浮子３７を設けた実施形態を表している。浮子３７は、その周りに設けたガイド篭３８で矢示３９のように浮き沈みができるように保持されており、内側チャンバ３４に溜まった油で浮上する比重の材質で構成されている。
【００３７】
この実施形態では、内側チャンバ３４に分離された潤滑油がある程度溜まると、浮子３７が浮き上がって油排出通路３６の一端３６ａが開放され、溜まった潤滑油を他端側へ排出することができる。したがって、分離された潤滑油による内側チャンバ３４の容積の減少及びフィルタ部材３２の開口面積の減少を共に避けることができる。
【００３８】
内側チャンバ３４内に溜まる分離された潤滑油が僅かな時は、浮子３７は沈んで油排出通路３６の一端３６ａを閉鎖する。この状態では、内側チャンバ３４に放出された圧縮冷媒の全てをフィルタ部材３２を通して吐出室８へと移動させることができ、流速の減少では分離しきれない微小の油粒子をフィルタ部材３２で確実に捕捉することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の気体圧縮機によれば、油分離器で分離した潤滑油を油排出通路で排出して、油分離器本来の潤滑油を分離する性能を低下しないようにできるので、空調システムに好適な信頼性の高い気体圧縮機を提供することができる。
【００４０】
また、前記フィルタ部材として、短繊維または長繊維の線材を面方向および厚さ方向にランダムに配してなるものを用いれば、潤滑油の分離効率をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例となる形態における気体圧縮機全体を示す正面断面図である。
【図２】 同じくシリンダ内部を示す側面断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態における気体圧縮機全体を示す正面断面図である。
【図４】 他の実施形態における、油排出通路と節の部分の拡大断面図である。
【図５】 従来の気体圧縮機全体を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１ａ フロントハウジング
１ｂ リアハウジング
２ 吸入口
３ 吐出口
４ 吸入室
５ シリンダ
６ フロントサイドブロック
７ リアサイドブロック
７ａ 吐出通路
８ 吐出室
９ 油供給路
９ａ 分岐通路
１０ ロータ軸
１１ ロータ
１２ ベーン溝
１５ ベーン
１６ シリンダ圧縮室
１８ 油溜まり部
２０ 電磁クラッチ
３０ 油分離器
３１ 筒状体
３１ａ 側壁
３１ｂ 底壁
３２ フィルタ部材
３３ 通路
３４ 内側チャンバ
３５ 環状溝
３６ 油排出通路
３６ａ 一端
３６ｂ 他端
３７ 浮子
３８ ガイド篭
３６０ 油排出通路
３６０ａ 一端
３６０ｂ 他端
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や建物などの空調に使用され、冷媒ガス等の気体を圧縮して吐出する気体圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や建物などの空調に使用される気体圧縮機には、例えば図５に示すものが使用されている。この圧縮機を図に基づいて説明すると、内周が筒状のシリンダ５と、該シリンダ５の軸方向両端部にあるフロントサイドブロック６およびリアサイドブロック７とを備えている。前記シリンダ５内には、ロータ１１が回転可能に配置され、該ロータ１１に設けられたベーン溝にベーン１５が出没可能に収容されている。上記シリンダ５と、フロントサイドブロック６と、リアサイドブロック７と、ロータ１１と、ベーン１５とで圧縮機本体が構成され、ロータ１１とベーン１５とシリンダ５とで仕切られてシリンダ圧縮室が形成されている。上記各部材はフロントハウジング１ａおよびリアハウジング１ｂに内蔵されており、フロントハウジング１ａは冷媒の吸入口２を有し、リアハウジング１ｂは吐出口３を有している。前記フロントハウジング１ａ内には、前記吸入口２に連通する吸入室４が設けられており、該吸入室４と前記シリンダ圧縮室とが連通している。また、リアハウジング１ｂの前方側に内蔵されたリアサイドブロック７と、リアハウジング１ｂの後方側とで形成される空間が圧縮気体（冷媒）を吐出する吐出室８とされ、該吐出室８は上記吐出口３に連通している。
【０００３】
上記気体圧縮機では、ロータ１１を回転させると前記シリンダ圧縮室の容積が変化し、上記吸入口２および吸入室４を通過して導入された冷媒がシリンダ圧縮室内で圧縮される。圧縮された冷媒は、リアサイドブロック７に形成された吐出通路７ａを通して吐出室８へと放出される。このようにして吸入、圧縮された後放出される冷媒ガスは、気体圧縮機内部で潤滑油を巻き込んで、潤滑油を含んだ状態で放出されることから、この潤滑油を分離する目的で、一般に油分離手段が前記吐出通路７ａの圧縮気体放出部から前記吐出口３の間に設置される。
【０００４】
出願人は、この油分離手段として、図示のように、リアサイドブロック７に取り付けた筒状体３１とフィルタ部材３２で構成される油分離器３０を先に提案した。前記筒状体３１には、リアサイドブロック７の吐出通路７ａに連通する通路３３が形成されており、圧縮された冷媒は、筒状体３１の内側チャンバ３４内に放出されるようにした。内側チャンバ３４に放出された圧縮冷媒は、ここで流速が減少するので、比重の重い潤滑油が冷媒ガスから分離され、更に冷媒ガスがフィルタ部材３２を低速で通過して吐出室８へと流れる過程でも潤滑油が捕捉され、確実な油分離を可能にした。
【０００５】
分離された潤滑油は油溜まり部１８に滴下滞留し、潤滑油が分離された圧縮冷媒は吐出室８へと吐出され、さらに吐出口３から吐出配管（図示しない）を通じて外部の空調システムに運ばれる。外部に吐出された冷媒は、システムを循環して気体圧縮機の吸入口２に戻り、再度シリンダ圧縮室で圧縮され、さらにシステム内に吐出される。この動作を繰り返すことにより継続して空調が行われる。また、油溜まり部１８の油は、圧縮機内部での圧力差により油供給路９を通して送り出され、圧縮機内での摩耗防止や油膜によるシールに供される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の如くの筒状体３１とフィルタ部材３２でなる油分離器３０を設けた気体圧縮機は、圧縮された冷媒から潤滑油を分離する性能を向上することができたものであったが、筒状体３１の内側チャンバ３４で分離された潤滑油は密度が高い為にフィルタ部材３２を通過しにくく、内側チャンバ３４内に溜まり易いという問題があることが判明した。内側チャンバ３４内に溜まる潤滑油の量が増すに従って、内側チャンバ３４の容積が減少し、また、フィルタ部材３２の開口面積が小さくなることから、内側チャンバ３４及びフィルタ部材３２を通過する冷媒ガスの流速は増大して、潤滑油を捕捉する性能が低下して行き、油分離器３０の分離性能が低下する傾向を示した。
【０００７】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、冷媒ガスに含まれる潤滑油の分離性能が低下しないようにした気体圧縮機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の気体圧縮機のうち請求項１記載の発明は、冷媒ガスを吸入、圧縮、吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出された冷媒ガス中の油を分離する油分離器と、前記油分離器を通過した冷媒ガスと油を一時貯留する吐出室と、を有し、前記油分離器は、前記吐出室内で筒状体壁により空間形成して内側チャンバを有する筒状体と、該筒状体壁面に設けられた油排出通路と、前記筒状体の下流側出口を塞ぐように設けられたフィルタ部材とを備え、前記油排出通路は、一端が前記内側チャンバに開口し、他端が前記吐出室の油溜まり部に溜まった潤滑油を前記気体圧縮部に供給する為に設けられた油供給路に開口する油排出通路としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の気体圧縮機は、請求項１に記載の発明において、前記油排出通路の一端は、前記内側チャンバの最下部近傍で開口していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の気体圧縮機は、請求項２記載の発明において、前記油排出通路の前記内側チャンバの最下部近傍で開口している一端に、油排出通路を開閉する為の浮部材が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の気体圧縮機は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記圧縮機本体は、内周が筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータに半径方向に出没自在に設けられたベーンとを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の気体圧縮機は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記フィルタ部材は、短繊維または長繊維の線材を面方向および厚さ方向にランダムに配してなることを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明の気体圧縮機によれば、油分離器を構成した筒状体の内側チャンバの圧力が圧力損失の影響で吐出室に比べて高いことから、内側チャンバに溜まった分離された潤滑油を油排出通路を通して排出することができる。この結果、内側チャンバの容積を減少させないので、内側チャンバに放出される圧縮冷媒の流速を減少させる機能を維持し、内側チャンバ部分の油分離機能も維持することができる。また、油分離器のフィルタ部材が密度の高い潤滑油で塞がれることを無くし、フィルタ部材の油捕捉機能を低下しないようにできる。
加えて、いわゆる液圧縮運転が行われて、高圧の圧縮液体が内側チャンバに放出された際には、この油排出通路を高圧の圧縮液体に対する液逃がしとして機能させることができ、フィルタ部材を高圧の圧縮液体の圧力から保護することができる。
【００１６】
前記油排出通路は、請求項１のように、一端が前記内側チャンバに開口し、他端が前記吐出室の油溜まり部に溜まった潤滑油を前記気体圧縮部に供給する為に設けられた油供給路に開口するようにして設ける。内側チャンバに開口する油排出通路の一端は、潤滑油がフィルタ部材の開口面積を減少させるように溜まるのを阻止できるような位置とすれば良いものであるが、請求項２のように、内側チャンバの最下部近傍とするのが望ましい。このように内側チャンバの最下部近傍に開口した油排出通路の一端には、請求項３のように、浮部材を設けることができる。浮部材をこのように設けることによって、内側チャンバに潤滑油が溜まった時のみ油排出通路を開として潤滑油を排出し、潤滑油が溜まっていない時には閉として、全ての圧縮冷媒がフィルタ部材を確実に通過するようにすることができる。
【００１７】
本発明の気体圧縮機は、冷媒ガスを吸入、圧縮、吐出する圧縮機本体と吐出室を備えている。これらの構成は本発明としては必須であるが、その具体的な構造、形状等は特に限定されるものではなく、上記構成を具備する種々の構造が対象となる。その他には、通常、吸入口、吸入室、吐出口を備えている。本発明の気体圧縮機として、代表的には、請求項４に記載するベーン式の圧縮機が挙げられる。
【００１８】
また、前記フィルタ部材には、種々の材質からなるフィルタ部材を用いることができる。好適には、請求項５に記載されているように、線材をランダムに配したフィルタ部材が挙げられる。このようなフィルタ部材を用いれば、オイルミストを含んだ圧縮気体がフィルタ部材を通過する際に粒子の大きい潤滑油だけが線材に衝突して滴下し、粒子の小さい圧縮気体は自在に流れの方向を変え線材間を通り抜けてより優れた油分離性能を発揮する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の気体圧縮機の参考例となる形態を図１、２に基づいて説明する。なお、従来例と同一の構造については同一の符号を付している。
図１は気体圧縮機の全体構成を表したものである。該気体圧縮機は、吸入口２を有するフロントハウジング１ａと、吐出口３を有するリアハウジング１ｂとを備えている。前記吸入口２には、外部から圧縮すべき冷媒ガスを吸引するべく吸入配管（図示しない）が接続され、吐出口３には、圧縮された冷媒をコンデンサ等（図示しない）に供給する吐出配管（図示しない）が接続される。
【００２０】
上記フロントハウジング１ａ内部には吸入室４が形成され、この吸入室４に前記吸入口２が連通している。また、リアハウジング１ｂ内には、軸方向と直交する縦断面において略楕円形状の内周面を有する筒状のシリンダ５が配置されており、該シリンダ５の軸方向両端面に互いに平行に固着されたフロントサイドブロック６（吸入口２側）およびリアサイドブロック７（吐出口３側）が配置されている。該フロントサイドブロック６には、前記吸入室４とシリンダ５内とを連通させるように図示しない連通路が形成されている。
【００２１】
そしてシリンダ５の内部には、図２に示すように、ロータ軸１０で支持された回転可能なロータ１１が配設されている。なお、上記ロータ軸１０は、気体圧縮機の前方側において、電磁クラッチ２０に接続されており、電磁クラッチ２０の動作により図示しない内燃機関の駆動力が伝達されるように構成されている。
前記ロータ１１には、複数のベーン溝１２にそれぞれ摺動可能に嵌装されたベーン１５が複数枚（図は５枚）放射状に保持されている。ロータ１１が回転駆動されることで、ベーン１５がその遠心力および背圧室１３から供給される潤滑油の油圧によってベーン溝１２内を進退してロータ１１から出没し、シリンダ５の内周壁に密着しながら回転するように構成されている。これらシリンダ５、ロータ１１、ベーン１５、フロントサイドブロック６、リアサイドブロック７を主要な構成として圧縮機本体が構成されており、シリンダ５内周面、ベーン１５、ロータ１１外周面およびフロントサイドブロック６後端面、リアサイドブロック７前端面によってシリンダ圧縮室１６が形成されている。
【００２２】
なお、シリンダ５の内周側には内外方向に沿って、該圧縮室１６に一端が連通するシリンダ吐出孔５ａが形成されており、該シリンダ吐出孔５ａの他端側はリードバルブ１４で開閉可能となっている。該シリンダ吐出孔５ａの他端側にはシリンダ吐出空間１７が設けられている。またリアサイドブロック７には、厚さ方向に沿って吐出通路７ａが形成されており、該吐出通路７ａの通路入口７ｃは、上記シリンダ吐出空間１７に開口している。したがって、吐出通路７ａが圧縮気体放出部を構成している。
【００２３】
さらに、前記リアサイドブロック７とリアハウジング１ｂとで形成される空間を吐出室８として、該吐出室８に油分離器３０が設置してある。油分離器３０は、前記リアサイドブロック７に取り付けられた筒状体３１と、該筒状体３１の開口部を塞ぐように設けられたフィルタ部材３２とで構成されている。筒状体３１には、圧縮気体放出部である前記吐出通路７ａと、筒状体３１の内側に形成される内側チャンバ３４とを連通させる通路３３が設けられており、シリンダ圧縮室で圧縮された冷媒が内側チャンバ３４に放出されるようにしてある。
【００２４】
フィルタ部材３２は、金属繊維からなる線材がフィルタ部材３２の面方向及び厚さ方向でランダムに配してなるものである。フィルタ部材３２の外周縁部が前記筒状体３１の開口端内周に沿って形成された環状溝３５に嵌め込まれて固定されている。
【００２５】
前記油分離器３０を構成した筒状体３１には、その側壁３１ａに油排出通路３６が側壁３１ａの中間部を貫通するようにして設けられている。すなわち、この実施形態では、油排出通路３６が、その一端３６ａが内側チャンバ３４の最下部で開口し、他端３６ｂが吐出室８に開口する形態で設けられている。
【００２６】
前記吐出室８の下方は、油分離器３０で分離された潤滑油が溜まる油溜まり部１８とされている。該油溜まり部１８の油は、気体圧縮機内部の圧力差により油供給路９を通して送り出され、圧縮機内での摩耗防止や気体圧縮部の油膜によるシールに供される。
【００２７】
次に、上記気体圧縮機の動作について説明する。
気体圧縮機の動作に際し、電磁クラッチ２０を動作させ、図示しない内燃機関によりロータ軸１０を回転駆動すると、ロータ軸１０の回転に連れてロータ１１が回転する。この回転による遠心力と背圧室１３への潤滑油の供給によりベーン１５に外周側への押出力が作用する。押出力が作用したベーン１５は、図２に示すように外周側に移動してシリンダ５の内周壁およびフロントサイドブロック６、リアサイドブロック７の側壁に密着しながらロータ１１とともに回転する。この回転によりシリンダ５内への吸引力が発生し、前記吸入口２を通して吸入配管から冷媒ガスを吸引する。冷媒ガスは、吸入室４内に吸引され、さらにシリンダ５内に吸引される。シリンダ５内では、シリンダ圧縮室１６によって冷媒ガスが順次圧縮される。
【００２８】
圧縮された冷媒ガスは、シリンダ圧縮室１６からシリンダ吐出口５ａへと送り出され、リードバルブ１４が開かれてさらに吐出空間１７、リアサイドブロック７の吐出通路７ａ、筒状体３１の通路３３を通して油分離器３０の内側チャンバ３４に放出される。
なお、冷媒ガスは上記吸入から圧縮、放出に至る間に、気体圧縮機内部の潤滑油を巻き込んで、潤滑油を含有した状態で内側チャンバ３４に放出される。
【００２９】
通路３３を通して内側チャンバ３４に放出される冷媒ガスは、内側チャンバ３４内で放散されつつ内側チャンバ３４内を後方のフィルタ部材３２に向って移動して、フィルタ部材３２に打ち当たる。この放散の過程で圧縮気体の流速は、放出時に比べて相当に低下するので、比重の重い潤滑油が冷媒ガスから分離され、内側チャンバ３４内に溜まって行く。更に、フィルタ部材３２に当たった圧縮気体は、含有されている潤滑油粒子がフィルタ部材３２の線材に当たって捕捉される一方、気体成分はフィルタ部材３２の線材の間を通過して、これらが互いに分離される。
【００３０】
内側チャンバ３４で分離されて、同チャンバ３４内に溜まる潤滑油は、内側チャンバ３４内の圧力が吐出室８の圧力に比べて圧力損失の関係で高くなっているので、筒状体３１の側壁３１ａに設けた油排出通路３６を通して吐出室８側に排出され油溜まり部１８に溜まる。
また、フィルタ部材３２で分離された潤滑油は、フィルタ部材３２から滴下して油溜まり部１８に溜まる。一方、気体成分はフィルタ部材３２を通過して吐出室８に移動し、さらに吐出口３から吐出される。この圧縮気体は油分離器３０により潤滑油成分が充分に分離されており、圧縮気体に含まれる潤滑油量は従来機に比べて相当に低くなっている。また、気体圧縮機外に持ち出される潤滑油量が少なくなるため、圧縮機内部での潤滑油量の減少は小さく、充分な潤滑油保持量が長期に亘って確保される。
【００３１】
油分離器３０の内側チャンバ３４で分離された潤滑油は油排出通路３６を通して逐次排出され、内側チャンバ３４に溜まることがないので、内側チャンバ３４の容積を減少させないと共に、フィルタ部材３２の開口面積を減少させないようにできる。したがって、内側チャンバ３４での圧縮気体の放散、減速による潤滑油を分離する性能と、フィルタ部材３２の潤滑油を捕捉する性能を共に維持し、油分離器３０の高い分離性能を継続して発揮させることができる。
【００３２】
ところで、前記油溜まり部１８から圧縮機内への潤滑油の供給は、運転停止後も圧力差の関係で継続する。したがって、運転再開時には多量の潤滑油をシリンダ圧縮室１６に吸引してこれを圧縮する、いわゆる液圧縮運転が行われることがある。また、冷媒が気化することなく液体のままシリンダ圧縮室１６に吸引されて液圧縮運転が行われる場合もある。
前記油分離器３０の筒状体３１に設けた油排出通路３６は、このような液圧縮運転が行われて、高圧の圧縮液体が内側チャンバ３４に放出された際の液逃がしとして機能させることもできる。高圧の圧縮液体を油排出通路３６を通して直接吐出室８側に逃がして、フィルタ部材３２が高圧の圧縮液体を受けて、変形や脱落するのを避けることができる。
【００３３】
次に、本発明の気体圧縮機の第１の実施形態を図３以下に示して説明する。
【００３４】
図３の油分離器３０では、油排出路３６０が筒状体３１の底壁３１ｂの下部を貫通して設けてある。油排出通路３６０の一端３６０ａは、内側チャンバ３４の最下部近傍で開口している。また、油排出通路３６０の他端３６０ｂは、リアサイドブロック７に設けられた油供給路９に連通するように開口している。油供給路９の分岐通路９ａと他端３６０ｂを対向させて油排出通路３６０と油供給路９を連通させている。尚、その他の構成は、参考例となる形態と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
上記第１の実施形態では、油分離器３０の内側チャンバ３４に溜まる分離された潤滑油を、油溜まり部１８と連通している油供給路９側に逐次排出することができる。したがって、前記と同様に、分離された潤滑油で内側チャンバ３４の容積が減少されることがなく、また、フィルタ部材３２の開口面積が減少されることもない。
【００３６】
次に、図4は、油排出通路３６の内側チャンバ３４に開口している一端３６ａに浮子３７を設けた実施形態を表している。浮子３７は、その周りに設けたガイド篭３８で矢示３９のように浮き沈みができるように保持されており、内側チャンバ３４に溜まった油で浮上する比重の材質で構成されている。
【００３７】
この実施形態では、内側チャンバ３４に分離された潤滑油がある程度溜まると、浮子３７が浮き上がって油排出通路３６の一端３６ａが開放され、溜まった潤滑油を他端側へ排出することができる。したがって、分離された潤滑油による内側チャンバ３４の容積の減少及びフィルタ部材３２の開口面積の減少を共に避けることができる。
【００３８】
内側チャンバ３４内に溜まる分離された潤滑油が僅かな時は、浮子３７は沈んで油排出通路３６の一端３６ａを閉鎖する。この状態では、内側チャンバ３４に放出された圧縮冷媒の全てをフィルタ部材３２を通して吐出室８へと移動させることができ、流速の減少では分離しきれない微小の油粒子をフィルタ部材３２で確実に捕捉することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の気体圧縮機によれば、油分離器で分離した潤滑油を油排出通路で排出して、油分離器本来の潤滑油を分離する性能を低下しないようにできるので、空調システムに好適な信頼性の高い気体圧縮機を提供することができる。
【００４０】
また、前記フィルタ部材として、短繊維または長繊維の線材を面方向および厚さ方向にランダムに配してなるものを用いれば、潤滑油の分離効率をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例となる形態における気体圧縮機全体を示す正面断面図である。
【図２】 同じくシリンダ内部を示す側面断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態における気体圧縮機全体を示す正面断面図である。
【図４】 他の実施形態における、油排出通路と節の部分の拡大断面図である。
【図５】 従来の気体圧縮機全体を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１ａ フロントハウジング
１ｂ リアハウジング
２ 吸入口
３ 吐出口
４ 吸入室
５ シリンダ
６ フロントサイドブロック
７ リアサイドブロック
７ａ 吐出通路
８ 吐出室
９ 油供給路
９ａ 分岐通路
１０ ロータ軸
１１ ロータ
１２ ベーン溝
１５ ベーン
１６ シリンダ圧縮室
１８ 油溜まり部
２０ 電磁クラッチ
３０ 油分離器
３１ 筒状体
３１ａ 側壁
３１ｂ 底壁
３２ フィルタ部材
３３ 通路
３４ 内側チャンバ
３５ 環状溝
３６ 油排出通路
３６ａ 一端
３６ｂ 他端
３７ 浮子
３８ ガイド篭
３６０ 油排出通路
３６０ａ 一端
３６０ｂ 他端
Claims (5)
- 冷媒ガスを吸入、圧縮、吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出された冷媒ガス中の油を分離する油分離器と、前記油分離器を通過した冷媒ガスと油を一時貯留する吐出室と、を有し、前記油分離器は、前記吐出室内で筒状体壁により空間形成して内側チャンバを有する筒状体と、該筒状体壁面に設けられた油排出通路と、前記筒状体の下流側出口を塞ぐように設けられたフィルタ部材と、を備え、
前記油排出通路は、一端が前記内側チャンバに開口し、他端が前記吐出室の油溜まり部に溜まった潤滑油を前記気体圧縮部に供給する為に設けられた油供給路に開口する油排出通路としたことを特徴とする気体圧縮機。 - 前記油排出通路の一端は、前記内側チャンバの最下部近傍で開口していることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
- 前記油排出通路の前記内側チャンバの最下部近傍で開口している一端に、油排出通路を開閉する為の浮部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
- 前記圧縮機本体は、内周が筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータに半径方向に出没自在に設けられたベーンとを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の気体圧縮機。
- 前記フィルタ部材は、短繊維または長繊維の線材を面方向および厚さ方向にランダムに配してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体圧縮機。
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