JP4730107B2 - 圧縮機における油分離構造 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機における油分離構造に関する。

特許文献１に開示の圧縮機では、圧縮機のハウジングの一部となるシリンダの外周にマフラー形成部が設けられており、マフラー形成部内には第１マフラー室が形成されている。マフラー形成部にはマフラーカバー（マフラー形成部材）が連結されており、マフラーカバー内には第２マフラー室が形成されている。第１マフラー室内には旋回室が区画して形成されている。旋回室内には筒形状のオイルセパレータが垂下するように設けられている。ピストンの往復動作に伴ってシリンダボアから吐出室へ吐出された冷媒は、吐出通路を経由して第１マフラー室へ導かれる。第１マフラー室へ導入された冷媒は、旋回室へ流入し、旋回室へ流入した冷媒は、旋回室の周壁に沿って旋回しながら下方へ向かう。旋回室へ流入した冷媒中の油は、旋回室内における冷媒の旋回に伴って分離され、旋回室内を旋回した冷媒は、筒形状のオイルセパレータの下端から筒内を通って第２マフラー室へ流出する。旋回室内で分離された油は、回収通路を経由して斜板を収容するクランク室内へ供給される。クランク室へ供給された潤滑油は、圧縮機内の潤滑必要部位を潤滑する。
特開平１１−１８２４３０号公報

旋回室における油分離の能力を高めるには、旋回室の長さ（マフラーカバー側からシリンダ側へ向かう長さ）を大きくすることが望ましい。しかし、旋回室（油分離室）は、旋回室の長さを大きくし過ぎると、シリンダの必要強度を確保することが難しくなる。そのため、旋回室の長さを大きくすることが難しい。

本発明は、油分離室の長さを大きくして油分離能力を向上できる圧縮機における油分離構造を提供することを目的とする。

本発明は、ピストンを収容するシリンダボアから吐出された冷媒に対するマフラー室を形成するマフラー形成部材が圧縮機のハウジングの周面に連結されており、前記シリンダボアから吐出された冷媒から油を分離する油分離室を吐出圧領域内に備えた圧縮機における油分離構造を対象とし、請求項１の発明は、前記油分離室が前記マフラー形成部材から前記ハウジングにわたってつならなるように設けられており、前記油分離室に開口する冷媒導入口が前記マフラー形成部材に設けられていることを特徴とする。

油分離室がハウジングとマフラー形成部材とにわたって設けられているため、油分離室の長さ（マフラー形成部材側からハウジング側に向かう長さ）は、ハウジング側にのみ油分離室を設けた場合に比べ、長くできる。従って、油分離室における油分離能力が向上する。

好適な例では、前記油分離室の前記ハウジング側に通じる貯油室が前記ハウジングに設けられており、前記貯油室は、前記油分離室から前記ハウジングの周方向に延在されている。

貯油室が油分離室からハウジングの周方向に外れた位置にあるため、油分離室における油面高さが油分離室の油分離効率に悪影響を与えることが防止される。
好適な例では、前記ハウジングと前記マフラー形成部材との間にはシール用の区画体が介在されており、前記油分離室は、前記区画体を貫通しており、前記油分離室に開口する冷媒導出口が前記マフラー形成部材側に設けられており、前記マフラー室は、前記冷媒導出口に通じており、前記マフラー室と前記貯油室とは、前記区画体によって区画されている。

ハウジングとマフラー形成部材との間に介在されるシール用の区画体によってマフラー室と貯油室とを区画する構成は、マフラー室と貯油室とを区画するための専用の部材を不要とする。

好適な例では、前記シリンダボアから吐出された冷媒の吐出通路は、前記ハウジング内から前記区画体を貫通して前記冷媒導入口に至る。
区画体は、吐出通路内の冷媒がハウジングとマフラー形成部材との間から漏洩することを防止する。

好適な例では、前記マフラー形成部材には冷媒旋回用筒が前記マフラー形成部材側から前記ハウジング側に向けて前記油分離室内に突入するように設けられており、前記冷媒導出口は、前記冷媒旋回用筒の前記ハウジング側に向いた筒口である。

油分離室に導入された冷媒は、冷媒旋回用筒のハウジング側に向いた筒口から冷媒旋回用筒の筒内を経由してマフラー室へ流出する。油分離室に導入された冷媒を油分離室内で旋回させれば、油分離能力が向上する。冷媒旋回用筒は、油分離室内での冷媒の旋回をし易くするが、冷媒旋回用筒が長いほど油分離能力が向上する。ハウジング側にのみ設けられた油分離室よりも長くできる本発明の油分離室は、冷媒旋回用筒を長くする上で有利である。

本発明は、油分離室の長さを大きくして油分離能力を向上できるという優れた効果を奏する。

以下、固定容量型のピストン式圧縮機に本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、シリンダ１１にはフロントハウジング１２及びリヤハウジング１３が連結されている。リヤハウジング１３には吸入室１３１及び吐出室１３２が形成されている。シリンダ１１、フロントハウジング１２及びリヤハウジング１３は、圧縮機１０の全体ハウジングを構成する。

シリンダ１１とフロントハウジング１２とには回転軸１４が回転可能に支持されている。回転軸１４は、シリンダ１１とフロントハウジング１２とに貫設された軸孔１１１，１２１に挿通されている。回転軸１４は、軸孔１１１，１２１に設けられたラジアルベアリング１８，１９を介してシリンダ１１とフロントハウジング１２とによって支持されている。

回転軸１４には斜板１６が固着されている。カム体である斜板１６は、カム室１７に収容されている。斜板１６は、圧縮バネ４３のバネ力によってフロントハウジング１２と斜板１６との間のスラストベアリング４４に押接されている。圧縮バネ４３のバネ力は、回転軸１４の軸方向へのがたつきを抑制する。

フロントハウジング１２と回転軸１４との間にはリップシール型の軸封装置１５が介在されている。軸封装置１５を収容する収容室４５は、カム室１７に連通している。軸封装置１５は、回転軸１４の周面とフロントハウジング１２との間からの冷媒洩れを防止する。

カム室１７は、フロントハウジング１２に設けられた吸入孔１２２を介して外部冷媒回路２８に通じている。外部冷媒回路２８上には、冷媒から熱を奪うための熱交換器２９、膨張弁３０、及び周囲の熱を冷媒に移すための熱交換器３１が介在されている。

シリンダ１１には複数のシリンダボア２０（図２に示すように本実施形態では５つ）が回転軸１４の周囲に配列されるように形成されている。シリンダボア２０にはピストン２１が収容されている。

回転軸１４と一体的に回転する斜板１６の回転運動は、図１（ａ）に示すように斜板１６に摺接するシュー２２を介してピストン２１に伝えられ、ピストン２１がシリンダボア２０内を前後に往復動する。つまり、ピストン２１は、回転軸１４に一体的に連結された斜板１６を介して回転軸１４の回転に連動されている。ピストン２１は、シリンダボア２０内に圧縮室２０１を区画する。

シリンダ１１とリヤハウジング１３との間にはバルブプレート２３、弁形成プレート２４，２５及びリテーナ形成プレート２６が介在されている。バルブプレート２３、弁形成プレート２５及びリテーナ形成プレート２６には吸入ポート２３１が形成されている。バルブプレート２３及び弁形成プレート２４には吐出ポート２３２が形成されている。弁形成プレート２４には撓み変形する吸入弁２４１が形成されており、弁形成プレート２５には撓み変形する吐出弁２５１が形成されている。吸入弁２４１は、吸入ポート２３１を開閉し、吐出弁２５１は、吐出ポート２３２を開閉する。リテーナ形成プレート２６にはリテーナ２６１が形成されている。リテーナ２６１は、吐出弁２５１の開度を規制する。

回転軸１４内には軸内通路１４２が形成されている。軸内通路１４２は、バルブプレート２３を貫通する通口４６を介して吸入室１３１に連通している。
回転軸１４には導入孔２７が軸内通路１４２に連通するように形成されている。導入孔２７の入口は、斜板１６とシリンダ１１との間にある。カム室１７内のガス状の冷媒は、導入孔２７を経由して軸内通路１４２へ流入する。軸内通路１４２内の冷媒は、吸入室１３１へ流入する。

シリンダボア２０が吸入行程の状態〔即ち、ピストン２１が図１（ａ）の右側から左側へ移動する行程〕にあるときには、吸入室１３１内の冷媒が吸入弁２４１を押し退けて吸入ポート２３１からシリンダボア２０（圧縮室２０１）へ吸入される。シリンダボア２０が吐出行程の状態〔即ち、ピストン２１が図１（ａ）の左側から右側へ移動する行程〕にあるときには、シリンダボア２０（圧縮室２０１）内のガス状の冷媒が吐出ポート２３２から吐出弁２５１を押し退けて吐出室１３２へ吐出される。スラストベアリング４４は、シリンダボア２０からピストン２１及びシュー２２を介して斜板１６に作用する吐出反力を受け止める。

圧縮機１０の全体ハウジングの一部であるシリンダ１１の上部側の外周面１１０には台座３２が一体的に立ち上げ形成されている。図１（ｂ）に示すように、台座３２の上端は、平らになっており、台座３２の上端にはマフラー形成部材３３が平板形状のシール用のガスケット３４を介して連結されている。図２に示すように、マフラー形成部材３３及びガスケット３４は、ネジ３５によって台座３２に共締め固定されている。

図３に示すように、台座３２側（シリンダ１１側）には下部油分離室３６１が形成されており、マフラー形成部材３３側には上部油分離室３６２が下部油分離室３６１に連なるように形成されている。つまり、台座３２とマフラー形成部材３３とには下部油分離室３６１及び上部油分離室３６２からなる油分離室３６が台座３２からマフラー形成部材３３にわたって連なるように形成されている。図４に示すように、油分離室３６は、円周面形状の周壁面３６３を有する円筒内形状をしており、周壁面３６３の軸線の方向は、ガスケット３４に対して垂直な方向である。

台座３２側（シリンダ１１側）の下部油分離室３６１は、最上位のシリンダボア２０と隣りのシリンダボア２０（図３において左隣り）との狭間の上方に設けられている。台座３２には貯油室３７が台座３２側（シリンダ１１側）の下部油分離室３６１に連通するように形成されている。貯油室３７の底部は、最上位のシリンダボア２０と隣りのシリンダボア２０（図３において右隣り）との狭間の上方に設けられている。つまり、貯油室３７は、油分離室３６からシリンダ１１の周方向に延在されている。

図１（ｂ）に示すように、貯油室３７は、油供給通路１１２を介してカム室１７に連通している。油供給通路１１２の入口は、貯油室３７の底に設けられている。
図４に示すように、貯油室３７は、台座３２に一体形成された円弧形状の隔壁３８によって下部油分離室３６１から区画されている。貯油室３７は、円弧形状の隔壁３８の終端側の連絡口３９を介して下部油分離室３６１に連通している。図３に示すように、連絡口３９は、下部油分離室３６１の底よりも高い位置にある。

図３に示すように、台座３２には下部吐出通路４０１が形成されている。下部吐出通路４０１は、吐出室１３２に連通している。マフラー形成部材３３には上部吐出通路４０２が下部吐出通路４０１に連通するように形成されている。つまり、ガスケット３４を貫通する上部吐出通路４０２及び下部吐出通路４０１からなる吐出通路４０が台座３２からマフラー形成部材３３にわたって連なるように形成されている。上部吐出通路４０２の出口４０３は、マフラー形成部材３３側の上部油分離室３６２の周壁面で上部油分離室３６２に向けて開口している。

図５に示すように、出口４０３は、圧縮機１０の上から見て（油分離室３６の長さ方向に見て）、矢印Ｒで示すように、上部油分離室３６２の周壁面３６３を指向している。吐出室１３２のガス状の冷媒は、吐出通路４０を経由して上部油分離室３６２へ導入される。上部吐出通路４０２から冷媒導入口としての出口４０３を経由して油分離室３６へ導入される冷媒は、圧縮機１０の上から見て、左周りに油分離室３６内を旋回する。

図３に示すように、マフラー形成部材３３には冷媒旋回用筒４１がマフラー形成部材３３側から台座３２側へ向けて上部油分離室３６２内へ突出するように一体形成されている。冷媒旋回用筒４１の下端の筒口４１１は、吐出通路４０の出口４０３よりも低い位置で上部油分離室３６２に向けて開口している。

マフラー形成部材３３にはマフラー室４２が冷媒旋回用筒４１の筒内通路４１２に連通するように形成されている。マフラー室４２は、区画体としてのガスケット３４によって貯油室３７から区画されている。

吐出圧領域である吐出室１３２へ吐出された冷媒は、吐出圧領域である吐出通路４０、冷媒導入口としての出口４０３、吐出圧領域である油分離室３６、冷媒導出口としての筒口４１１、冷媒旋回用筒４１の筒内通路４１２、及び吐出圧領域であるマフラー室４２を経由して外部冷媒回路２８へ流出する。外部冷媒回路２８へ流出した冷媒は、吸入圧領域であるカム室１７へ還流する。

圧縮機１０及び外部冷媒回路２８からなる回路内には油が入れられており、この油は、冷媒と共に流動する。吐出通路４０の出口４０３から油分離室３６へ流入した冷媒は、油分離室３６の周壁面３６３に沿って矢印Ｒの方向に旋回しながら油分離室３６の底へ向かい、冷媒と共に流動するミスト状の油が分離される。冷媒から分離された油は、連絡口３９を通って貯油室３７へ移される。冷媒から分離された油は、貯油室３７にて貯められ、貯油室３７に貯められた油は、油供給通路１１２を経由してカム室１７へ供給される。カム室１７へ供給された油は、カム室１７内の潤滑必要部位（斜板１６とシュー２２との摺接部、軸封装置１５、ラジアルベアリング１８，１９、スラストベアリング４４等）を潤滑する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）油分離室３６の長さ（マフラー形成部材３３側からシリンダ１１側に向かう長さ）が長いほど、油分離室３６内で冷媒が旋回したときの旋回距離が長くなり、油分離室３６における油分離能力が向上する。油分離室３６が圧縮機１０の全体ハウジングの一部であるシリンダ１１とマフラー形成部材３３とにわたって設けられているため、油分離室３６の長さは、台座３２側（シリンダ１１側）にのみ油分離室を設けた場合に比べ、長くできる。従って、油分離室３６における油分離能力が向上する。

（２）貯油室が油分離室３６の下側にあるとすると、分離された油が油分離室３６にも多く貯留されることになり、油分離室３６における容積が貯油によって大きく減少してしまう。そうすると、油分離室３６の実質的な長さ（マフラー形成部材３３側からシリンダ１１側に向かう長さ）が短くなってしまい、油分離室３６における油分離能力が大きく低下する。

貯油室３７は、油分離室３６からシリンダ１１の周方向に外れた位置にあるため、油分離室３６の容積が貯油によって大きく減少することが防止される。
（３）ガスケット３４以外の部材で貯油室３７とマフラー室４２とを区画しようとすると、部品点数が増え、圧縮機のコストが増える。ガスケット３４は、シリンダ１１（台座３２）とマフラー形成部材３３との接合部からの冷媒漏洩を防止する上で必要な部材であり、冷媒漏洩防止に必要な部材として使用されるガスケット３４によってマフラー室４２と貯油室３７とを区画する構成は、部品点数の低減をもたらす。

（４）吐出通路４０は、ガスケット３４を貫通して油分離室３６に連なっている。ガスケット３４を貫通するように吐出通路４０を設けた構成は、吐出通路４０内の冷媒がシリンダ１１（台座３２）とマフラー形成部材３３との接合部から漏洩することを防止する上で、簡便な構成である。

（５）油分離室３６に導入された冷媒が油分離室３６内で旋回する距離が長いほど、油分離能力が高くなる。冷媒旋回用筒４１は、油分離室３６内での冷媒の旋回をし易くして旋回距離を長くするが、冷媒旋回用筒４１が長いほど冷媒が油分離室３６内で旋回する距離が長くなる。シリンダ１１にのみ設けられた油分離室よりも長くできる油分離室３６は、冷媒旋回用筒４１を長くする上で有利である。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図６に示すように、シリンダ１１側の下部油分離室３６１と貯油室３７とをシリンダ１１内で区画し、シリンダ１１の弁形成プレート２４〔図１（ａ）参照〕及びバルブプレート２３〔図１（ａ）参照〕に形成された連通路２３３を介して下部油分離室３６１の底部と貯油室３７とを連通するようにしてもよい。

○図６に示すように、冷媒旋回用筒４１の筒先が下部油分離室３６１内まで入り込むようにしてもよい。
○第１の実施形態における貯油室３７を無くし、下部油分離室３６１の底部を貯油室としてもよい。

○貯油室３７とマフラー室４２とをガスケット３４以外の部材で区画してもよい。
○冷媒旋回用筒４１をマフラー形成部材３３とは別体に形成してもよい。
○フロントハウジング１２の外周にマフラー形成部材を連結し、マフラー形成部材からフロントハウジング１２にわたる油分離室を設けてもよい。

○シリンダ１１とフロントハウジング１２とに跨るようにマフラー形成部材を設けてもよい。
○シリンダ１１とリヤハウジング１３とに跨るようにマフラー形成部材を設けてもよい。

○貯油室３７の油を吸入室１３１へ直接供給するようにしてもよい。
○マフラー室４２を吐出通路４０と油分離室３６との間に形成し、油分離室３６からマフラー室を経由せずに外部冷媒回路２８へ冷媒を流出させるようにしてもよい。

○外部冷媒回路２８から吸入室１３１へ直接冷媒を導入する圧縮機に本発明を適用してもよい。
○斜板以外の形状のカム体を備えたピストン式圧縮機に本発明を適用してもよい。

○特許文献１に開示されるような可変容量型ピストン式圧縮機に本発明を適用してもよい。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。

〔１〕前記ハウジング側の油分離室の底部は、前記ハウジングの上部側において該ハウジングの周方向に隣り合う一対のシリンダボアの狭間の上方にあり、前記貯油室の底部は、前記狭間と隣り合う別の狭間の上方にある請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の圧縮機における油分離構造。

油分離室における油面高さが貯油室の存在によって高くなってしまうことはない。

第１の実施形態を示し、（ａ）は、圧縮機全体の側断面図。（ｂ）は、部分拡大側断面図。 図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図。 図３のＣ−Ｃ線断面図。 図３のＤ−Ｄ線断面図。 第２の実施形態を示す断面図。

符号の説明

１０…圧縮機。１１…ハウジングとしてのシリンダ。１１０…外周面。１３２…吐出圧領域である吐出室。２０…シリンダボア。２１…ピストン。３３…マフラー形成部材。３４…区画としてのガスケット。３６…油分離室。３６１…下部油分離室。３６２…上部油分離室。３７…貯油室。４０…吐出通路。４０１…下部吐出通路。４０２…上部吐出通路。４０３…冷媒導入口としての出口。４１…冷媒旋回用筒。４１１…冷媒導出口としての筒口。４２…マフラー室。

Claims (5)

1. ピストンを収容するシリンダボアから吐出された冷媒に対するマフラー室を形成するマフラー形成部材が圧縮機のハウジングの外周面に連結されており、前記シリンダボアから吐出された冷媒から油を分離する油分離室を吐出圧領域内に備えた圧縮機における油分離構造において、
   前記油分離室が前記マフラー形成部材から前記ハウジングにわたって連なるように設けられており、前記油分離室に開口する冷媒導入口が前記マフラー形成部材に設けられている圧縮機における油分離構造。
2. 前記ハウジング側の前記油分離室に通じる貯油室が前記ハウジングに設けられており、前記貯油室は、前記油分離室から前記ハウジングの周方向に延在されている請求項１に記載の圧縮機における油分離構造。
3. 前記ハウジングと前記マフラー形成部材との間にはシール用の区画体が介在されており、前記油分離室は、前記区画体を貫通しており、前記油分離室に開口する冷媒導出口が前記マフラー形成部材側に設けられており、前記マフラー室は、前記冷媒導出口に通じており、前記マフラー室と前記貯油室とは、前記区画体によって区画されている請求項２に記載の圧縮機における油分離構造。
4. 前記シリンダボアから吐出された冷媒の吐出通路は、前記ハウジング内から前記区画体を貫通して前記冷媒導入口に至る請求項３に記載の圧縮機における油分離構造。
5. 前記マフラー形成部材には冷媒旋回用筒が前記マフラー形成部材側から前記ハウジング側に向けて前記油分離室内に突入するように設けられており、前記冷媒導出口は、前記冷媒旋回用筒の前記ハウジング側に向いた筒口である請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載の圧縮機における油分離構造。

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