JPH07151083A - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】停止した時に冷媒が逆流するのを防止し、また
液冷媒がオーバーフローしたり液冷媒を封入する際に、
液冷媒が逆流して潤滑油が液冷媒に混ざって持ち出され
ることを防止する圧縮機を提供する。 【構成】シリンダ１とロータ１０およびベーン１７によ
り囲まれた圧縮室１９の容積変化により冷媒を圧縮して
送り出し、この冷媒に含まれている潤滑油をオイル分離
室３５内で分離してオイル溜り室３４に溜めるととも
に、上記冷媒を吐出経路９を通じて送り出すようにした
圧縮機において、吐出経路９にロータ１０を停止した場
合にこの吐出経路９を自動的に閉じる閉塞装置４０を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の空調装
置に用いる冷媒圧縮機として有効なベーン型圧縮機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の空調装置用冷凍サイクルの冷媒
圧縮機として、従来よりベーン型圧縮機が使用されてい
る。ベーン型圧縮機は、シリンダと、このシリンダの両
端を閉塞するフロント側およびリア側のサイドプレート
と、このシリンダに収容されて回転駆動されるロータ、
およびこのロータに取着された複数のベ―ンとで囲まれ
た空間によって形成された圧縮室を備え、上記ロータの
回転に伴い上記圧縮室が容積変化することによって冷媒
の吸入，圧縮，吐出を行なうようになっている。

【０００３】このようなベーン型圧縮機は、運転を停止
した直後に冷媒が逆流し、ロータが逆回転することがあ
る。すなわち、圧縮機を停止した時の冷凍サイクルは、
圧縮機の吸入側が低圧であるのに対し吐出側は高圧とな
っており、このような圧力差は運転を停止すると均圧化
しようとして圧縮機内でも吐出側から吸入側に冷媒が逆
流しようとする。

【０００４】このような逆流は、圧縮機の摺動部から高
圧冷媒が洩れることによって生じる。つまり圧縮機で
は、高圧側に通じているオイル溜り室が潤滑油経路を通
じてベーン背圧室に連通しており、上記オイル溜り室に
溜っている潤滑油をベーン背圧室に導き、この潤滑油に
よりベーンの背面を押してシリンダの内面に押し付ける
ようになっている。したがって、圧縮機を停止すると、
オイル溜り室の潤滑油に高圧が作用したまま停止するの
でこの高圧により押された潤滑油が上記ベーンとロータ
との隙間や、ロータとフロント側およびリア側のサイド
プレートとの隙間などから洩れ出す。よって、このよう
な潤滑油や、ここから洩れた高圧冷媒が吸入室側に逆流
する。吸込口および吐出口に弁がない場合はこれらが均
圧化するまで逆流が続き、圧縮機が逆回転することがあ
る。

【０００５】このような逆流を防止するため、従来、例
えば実開昭６０−２８２８６号に示されるように、冷媒
の吸込口に逆流防止弁を設置した技術が提案されてい
る。このものは、圧縮機を停止した場合、吸入室に逆流
してきた冷媒の圧力により上記吸込口に設置した逆流防
止弁が閉じ、よって冷媒の流れを遮断し、逆流を防止す
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の圧
縮機では、長期間停止すると冷凍サイクルの冷媒が液化
し、圧縮機内に液冷媒が溜ることがある。特に、自動車
用冷房装置の場合、蒸発器を車室内に設置してあるの
で、日射によって車室内の温度が上昇すると蒸発器内の
冷媒が蒸発し、これがエンジンルームに設置されている
温度の低い圧縮機で液化し、また夜間等の温度が下がっ
た場合に圧縮機で液化し、よってこのような状態を繰り
返すと次第に圧縮機内の液冷媒量が増える。

【０００７】圧縮機内に溜った液冷媒の量が圧縮機の容
量を越えると、液冷媒はオーバーフローして凝縮器側お
よび蒸発器側に流出する。このとき、潤滑油が液冷媒に
溶け込んで一緒にオーバーフローする。

【０００８】しかしながら、上記従来のように吸込口に
逆流防止弁を設置した圧縮機の場合、オーバーフローに
よる液冷媒は凝縮器側に流れ出し、したがって液冷媒に
混合した潤滑油も凝縮器側に持ち出される。凝縮器に潤
滑油が流れ込むと、凝縮器ではオーバーフローすること
がないため潤滑油が圧縮機に戻されることは殆どない。
よって、冷房装置を長期に亘り使用しない状態が続く
と、上記のような液冷媒のオーバーフローにより圧縮機
内の潤滑油が希釈されたり、流出されてしまい、潤滑油
不足が発生し、再運転した場合にドライ運転となった
り、摺動部分が焼付いたり、ロックを生じる心配があ
る。

【０００９】さらに、冷凍サイクルに冷媒を封入する場
合は、通常、高圧の吐出側に液冷媒を供給するようにな
っている。この理由は、冷凍サイクルにおいて蒸発器側
の低圧側はガス状態であるのに対し、凝縮器側は冷媒が
液化する領域である。そして、低圧側の吸入側に液冷媒
を封入すると、この液冷媒が圧縮機の吸入室に流れ込
み、圧縮機を起動した場合に液圧縮が起こり、これは非
圧縮性であるため過大な圧力が発生する恐れがある。こ
れを避けるために、従来から冷媒は吐出口側に封入する
ようになっている。

【００１０】しかし、従来のように吸込口に逆流防止弁
を設置した場合は、せっかく液冷媒を吐出口側に供給し
てもこの液冷媒が圧縮機内に逆流することがある。液冷
媒が吐出口から逆流するとオイル溜り室に流れ込み、オ
イル溜り室の潤滑油が液冷媒に溶け込んで希釈された
り、起動した際に液冷媒と一緒に運び出される不具合が
ある。

【００１１】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、停止した時に冷媒
が逆流するのを防止するとともに、液冷媒がオーバーフ
ローした場合に吐出口を通じて凝縮器側にオーバーフロ
ーしないようにし、かつ液冷媒を封入する際に、圧縮器
内に逆流しないようにし、潤滑油が液冷媒に混ざって希
釈されたり持ち出されることが防止されて、潤滑油枯れ
による焼付きなどの不具合を防止することができるべー
ン型圧縮機を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、圧縮機の吐出経路に、ロータを停止
した場合にこの吐出経路を自動的に閉じる閉塞装置を設
けたことを特徴とする。 また請求項２の発明は、オイ
ル分離室にオイル分離器を設置し、閉塞装置をオイル分
離器よりも吐出側に設置したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、吐出口側に閉塞装置を設けた
ので、ロータを停止した場合にこの閉塞装置が吐出口を
閉じて逆流を防止する。そして、圧縮機の停止中に圧縮
機内に液冷媒が溜ってオーバ−フローした場合は、吐出
口側が閉塞装置により閉じられているので、この吐出口
から凝縮器側に液冷媒が流れ出すのが防止され、潤滑油
を含んだ液冷媒が凝縮器側に流れ出して潤滑油が持ち出
されるのが防止される。

【００１４】また、冷媒を封入する場合も、吐出口が閉
じられているため凝縮器側に供給される液冷媒が圧縮機
内に逆流することもなくなる。よって潤滑油が液冷媒に
溶け込んで凝縮器側に流れ出すのが防止される。このよ
うなことから、潤滑油の枯渇を防止し、潤滑不良、焼付
き等の不具合を防止することができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづいて説明する。図１および図２はベーン型圧縮機
の全体の構造を示し、１はシリンダである。このシリン
ダ１は例えば鋳鉄（ＦＣ）よりなり、内周面の断面形状
が図２に示すようにほぼ楕円形をなしている。

【００１６】このシリンダ１の前端部はフロントプレー
ト２により閉塞されているとともに後端部はリアプレー
ト３により閉塞されている。フロントプレート２はフロ
ントハウジング４により覆われており、これらフロント
プレート２とフロントハウジング４の間には吸入室５が
形成されている。吸入室５は吸込口６を通じて図示しな
い冷凍サイクルの蒸発器に接続されるようになってい
る。上記リアプレート３はリアハウジング７により覆わ
れており、これらリアプレート３とリアハウジング７の
間にはオイル分離室８が形成されている。オイル分離室
８は吐出口９を通じて図示しない冷凍サイクルの凝縮器
に接続されるようになっている。上記フロントハウジン
グ４とリアハウジング７は図示を省略したスルーボルト
によって一体的に連結されている。

【００１７】上記シリンダ１にはロータ１０が収容され
ている。ロータ１０は、一端に駆動シャフト１１を一体
に有し、他端に支持シャフト１２を一体に有しており、
これら両端の駆動シャフト１１および支持シャフト１２
が、前記フロントプレート２およびリアプレート３に取
着した軸受１３、１４により回転自在に支持されてい
る。駆動シャフト１１は、フロントハウジング４を貫通
して外部に導出されており、この外部端部が図示しない
自動車のエンジンにより回転駆動されるようになってい
る。なお、駆動シャフト１１とフロントハウジング４は
シャフトシール１５により液密が保たれるようになって
いる。

【００１８】ロータ１０の周囲には、図２に示すよう
に、複数のベーン溝１６が等間隔をなして形成されてい
る。これら各ベーン溝１６はほぼ放射方向に伸びてお
り、これらベーン溝１６はそれぞれベーン１７…が収容
されている。これらベ―ン１７は高珪素アルミニウム合
金などからなり、ベーン溝１６に対してロータ１０の径
方向へ摺動自在に収容されている。そして、ベーン溝１
６の奥部にはベーン１７の背面が臨まされるベーン背圧
室１８が形成されている。

【００１９】上記シリンダ１の内面と、フロントプレ―
ト２、リアプレ―ト３、ロータ１０および各ベーン１７
…により囲まれた空間は圧縮室１９…を構成しており、
シリンダ１の断面形状がほぼ楕円型をなしているからこ
れら圧縮室１９…は上記ロータ１０の回転に伴って容積
が変化する。この圧縮室１９…の容積が増大する領域は
吸入行程となっており、また圧縮室１９…の容積が減少
する領域は圧縮行程およびこれに続いて吐出行程となっ
ている。

【００２０】シリンダ１の側壁には、吸入通路２０が形
成されており、この吸入通路２０は前記フロントハウジ
ング４に形成した吸入室５に連通している。そしてこの
吸入通路２０は、圧縮室１９が吸入行程にある場合に吸
入孔２１…を介して圧縮室１９に通じている。

【００２１】また、シリンダ１の側壁とリアハウジング
７の側壁との間には吐出室２２が形成されており、この
吐出室２２は、上記圧縮室１９が吐出行程となる位置に
対応して吐出孔２３…を介して圧縮室１９に通じてい
る。また、この吐出室２２は、吐出通路２４を介して前
記オイル分離室８に連通している。なお、この吐出孔２
３…は逆止弁構造の吐出弁２５によって開閉されるよう
になっている。２６は、吐出弁２５のリテーナである。

【００２２】上記オイル分離室８にはオイル分離器３０
が設けられている。このオイル分離器３０について図３
以下の図面にもとづき説明すると、３１は分離器本体で
あり、この分離器本体３１はリアプレート３に取着され
た蓋板３２と一体または一体的に形成されており、上記
オイル分離室８を上部の排出室３３と下部のオイル溜り
室３４とに区画している。この分離器本体３１には、そ
れぞれ円筒形をなした２個の旋回分離室３５が形成され
ており、これら旋回分離室３５は上記蓋板３２に形成し
た導入通路３６を介して前記吐出通路２４に連通してい
る。この場合、導入通路３６は図４に示す通り、旋回分
離室３５の上部に位置し、かつ旋回分離室３５の接線方
向に向けて開口している。よって、吐出室２２から吐出
通路２４および導入通路３６を介して旋回分離室３５に
流入される冷媒は旋回分離室３５で旋回流となり、この
場合、比重の大きな潤滑油成分が遠心力を受けて旋回分
離室３５の内壁面に付着し、これは自重で流れ落ちるよ
うになっている。

【００２３】旋回分離室３５の底壁には複数の油滴下孔
３７…が形成されており、これら油滴下孔３７…は下部
のオイル溜り室３４に通じている。したがって旋回分離
室３５の内側壁面を伝わって流れ落ちる潤滑油は複数の
油滴下孔３７…からオイル溜り室３４に滴下し、このオ
イル溜り室３４に溜るようになっている。

【００２４】旋回分離室３５の中央部には、ガス導入管
３８が同心状に設けられている。このガス導入管３８は
下端が旋回分離室３５の下部に開口しており、上端は分
離器本体３１の頂壁３９に開口している。したがって、
旋回分離室３５はガス導入管３８を介してオイル分離室
８の上部の排出室３３に通じている。

【００２５】このようなオイル分離器３０には、本発明
の閉塞装置４０が付設されている。本実施例の閉塞装置
４０は、上記オイル分離器３０のガス導入管３８に摺動
自在に嵌挿された金属製のスライド管４１を備えてお
り、このスライド管４１は上下端に形成した閉塞板４２
およびストッパ壁がそれぞれガス導入管３８の上下端に
当たることにより上下の摺動ストロークが規制されてい
る。そして、これらスライド管４１の上端部には冷媒送
り出し口４４…が形成されている。このようなスライド
管４１は旋回分離室３５内の冷媒圧力が所定値以上にな
るとこの冷媒圧により押し上げられるようになってお
り、上部に開口する冷媒送り出し口４４…が開いた場合
に旋回分離室３５内の冷媒を排出室３３に送り出し、吐
出口９から凝縮器に供給するようになっている。

【００２６】上記オイル溜り室３４は、リアプレート３
に設けたオイル通路５１、５２を介してリアプレート３
と蓋板３２との間の間隙５３に通じており、この間隙５
３は支持シャフト１２と軸受１４との間の隙間５４、お
よび導入溝５５を介して前記ベーン背圧室１８…に通じ
ている。したがって、ベーン背圧室１８…にはオイル溜
り室３４から潤滑油が供給されてベーン１７を潤滑して
いるとともに、潤滑油の圧力でベーン１７の背面を押し
ている。

【００２７】このような構成による実施例のベーン型圧
縮機について、作用を説明する。図示しない電磁クラッ
チを介して自動車走行用エンジンの回転力が駆動シャフ
ト１１に伝達されるとロータ１０がシリンダ１内で回転
する。この回転に伴ない、圧縮室１９が容積を拡張する
領域では冷凍サイクルの蒸発器から吸込口６を経て吸入
室５内に導入された冷媒が吸入通路２０および吸入孔２
１を介して圧縮室１９内に吸入される。

【００２８】吸入された冷媒は圧縮室１９の容積減少に
伴って圧縮され、吐出孔２３より吐出弁２５を押し開
き、吐出室２２に吐出される。この冷媒は、吐出通路２
４からオイル分離室８へ送られ、このオイル分離室８で
潤滑油を分離した後、吐出口９より冷凍サイクルの凝縮
器へ送り出される。

【００２９】上記吐出室２２から吐出通路２４を経てオ
イル分離室８に送り出される冷媒は、オイル分離室８に
設けたオイル分離器３０により潤滑油の成分が分離され
る。すなわち、吐出通路２４を経てオイル分離室８へ送
られる冷媒は、蓋板３２に形成した導入通路３６よりオ
イル分離器３０の旋回分離室３５に導かれる。この場
合、導入通路３６は図４に示す通り、旋回分離室３５の
上部に開口されており、しかも接線方向に向けて開口し
ているので、これら導入通路３６を介して旋回分離室３
５に流れ込む冷媒は旋回分離室３５で旋回流となる。こ
の場合、冷媒に混ざっている比重の大きな潤滑油は遠心
力を受けて旋回分離室３５の側壁面に付着し、この付着
した潤滑油は自重で流れ落ちる。この流れ落ちた潤滑油
は、旋回分離室３５の底壁に形成した複数の油滴下孔３
７…から下部のオイル溜り室３４に滴下する。このた
め、潤滑油はオイル溜り室３４に溜るようになる。

【００３０】そして、オイル溜り室３４に溜った潤滑油
は、オイル溜り室３４の圧力が高圧であることからこの
高圧を受けて、リアプレート３に設けたオイル通路５
１、５２を経てリアプレート３と蓋板３２との間の間隙
５３から支持シャフト１２と軸受１４との間の隙間５
４、および導入溝５５を介してベーン背圧室１８…に供
給される。したがって、シャフト１２およびベーン１７
が潤滑され、これらの焼付きを防止し、しかもベーン背
圧室１８…の潤滑油の圧力によりベーン１７の背面を押
すから、べーン１７…の先端がシリンダ１の内面に常に
押し付けられつつ摺動するようになり圧縮室１９…のガ
ス洩れを確実に防止する。

【００３１】一方、上記旋回分離室３５、３５で旋回し
てオイル成分を除去された比重の小さな冷媒ガスは、旋
回分離室３５の下端からガス導入管３８に導かれる。こ
の冷媒は圧力が高いので、ガス導入管３８に取着された
閉塞装置４０のスライド管４１を図５の（Ａ）に示すよ
うに、冷媒の圧力で押し上げられ、これらスライド管４
１の上端部に開口した冷媒送り出し口４４…が開かれ
る。したがって、冷媒は冷媒送り出し口４４…を通じて
排出室３３に送り出され、吐出口９を経て冷凍サイクル
の凝縮器へ供給される。よって、冷凍サイクルが運転さ
れ、冷凍作用がなされる。

【００３２】圧縮機の運転を停止すると、冷媒の圧縮作
用がなくなるので、オイル分離器３０のガス導入管３８
に高圧冷媒が送られなくなり、よって閉塞装置４０のス
ライド管４１を押し上げる力が無くなるので、このスラ
イド管４１は図５の（Ｂ）に示すように下降する。この
ためスライド管４１の閉塞壁４２がガス導入管３８の頂
壁３９に密着してガス導入管３８を閉じるとともに、冷
媒送り出し口４４…も閉じられる。

【００３３】このことから、凝縮器側の高圧冷媒が吐出
口９を経て排出室３３に逆流しても、この高圧冷媒は閉
塞装置４０により阻止されてオイル溜り室３４や吐出室
２２に逆流するのを阻止する。この状態は圧縮機を再度
運転するまで続く。

【００３４】このような構成の実施例においては、吐出
口側に閉塞装置４０を設けたので、圧縮機の運転を停止
した場合は上記した通り、凝縮器側の高圧冷媒がオイル
溜り室３４に逆流するのが防止され、よって冷媒の逆流
およびこれによる逆回転が防止される。

【００３５】また、長期の停止などにより圧縮機内に液
冷媒が溜ってオーバ−フローした場合、吐出口９は閉塞
装置４０により閉じられているから、この吐出口９から
縮器側に液冷媒が流れ出すことがない。よって、オイル
溜り室３４内の潤滑油が液冷媒に溶け込んでも、液冷媒
が凝縮器側にオーバ−フローしないから凝縮器側に運び
出されるのが防止される。このとき、液冷媒は蒸発器側
にオーバ−フローすることもあるが、圧縮機を再起動し
た場合は蒸発器に溜っている液冷媒が圧縮機に吸込まれ
て吐出側に送り出され、この過程で潤滑油を含んだ冷媒
により所定の摺動箇所を潤滑し、かつ旋回分離室３５で
潤滑油を分離してこの潤滑油を所定の摺動箇所に供給す
るようになるから、潤滑油が不足するのを防止すること
ができ、潤滑不良を起こす心配はない。

【００３６】さらに、冷媒を封入する場合は凝縮器側に
液冷媒を供給するが、圧縮器の吐出口９は閉塞装置４０
により閉じられているので、凝縮器側に供給される液冷
媒が圧縮機内に逆流することがない。よって圧縮機内に
逆流する液冷媒にオイル溜り室３４内の潤滑油が溶け込
んで凝縮器側に運び出されるのを防止することができ
る。

【００３７】このようなことから、潤滑油不足による摺
動部の潤滑不良や焼付きを防止することができ、特に摺
動の激しいベーン１７…の焼付きやロックを防止し、円
滑な動きを維持することができる。

【００３８】なお、上記実施例の場合、オイル分離器３
０のガス導入管３８にスライド管４１を摺動自在に嵌合
して閉塞装置４０を形成したから、閉塞装置４０のスラ
イド管４１のガイド部材を格別に構成する必要がなく、
構造が簡単になる。

【００３９】しかしながら、本発明はこれに限らず、オ
イル分離器３０と閉塞装置４０は、相互に独立して異な
る位置に設置してもよい。この場合、閉塞装置はオイル
分離器よりも下流側、すなわち吐出側に位置して配置す
ることが望ましい。したがって、閉塞装置を吐出口９に
設置してもよい。

【００４０】また、スライド管４１は自重により下降し
てガス導入管３８を閉塞するようにしたが、例えば、ゴ
ムやスプリング等の付勢力を利用して閉塞作用を奏する
ようにしてもよい。このため、閉塞装置は上記実施例の
構造に限らず、例えばリード弁やフロート弁のような構
造であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
縮機の吐出経路側に閉塞装置を設けたので、圧縮機が停
止した場合に上記閉塞装置が吐出経路を閉じるようにな
り、高圧の冷媒が逆流するのを防止することができ、逆
回転を防止する。そして、圧縮機の停止中に圧縮機内に
液冷媒が溜ってオーバ−フローした場合は、吐出口側が
閉塞装置により閉じられているので、この吐出口から凝
縮器側に液冷媒が流れ出すのが防止され、潤滑油を含ん
だ液冷媒が凝縮器側に流れ出して潤滑油が持ち出される
のが防止される。また、冷媒を封入する場合も、吐出口
が閉じられているため凝縮器側に供給される液冷媒が圧
縮機内に逆流することもなくなる。よって潤滑油が液冷
媒に溶け込んで凝縮器側に流れ出すのが防止され、潤滑
油の枯渇を防止し、摺動部分の潤滑不良や焼付き、また
はロックの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、ベーン型圧縮機の縦
断面図。

【図２】同実施例の側断面図。

【図３】同実施例のオイル分離器およびこれに付設した
閉塞装置の断面図。

【図４】同実施例の横断面図。

【図５】閉塞装置の作動を説明するもので、（Ａ）図は
開口状態の断面図、（Ｂ）図は閉塞状態の断面図。

【符号の説明】

１…シリンダ ２…フロントプレー
ト ３…リアプレート ４…フロントハウジ
ング ５…吸入室 ６…吸込口 ７…リアハウジング ８…オイル分離室 ９…吐出口（吐出経路） １０…ロータ １１…駆動シャフト １６…ベ―ン溝 １７…ベーン １８…ベーン背圧室 １９…圧縮室 ３０…オイル分離器 ３１…分離器本体 ３３…排出室（吐出経路） ３４…オイル溜り室 ３５…旋回分離室 ３８…ガス導入管 ４０…閉塞装置 ４１…スライド管 ４４…冷媒送り出し口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内で回転されるロータに複数の
   ベーンを摺動可能に取付け、これらシリンダおよびロー
   タならびにベーンにより囲まれた圧縮室を上記ロータの
   回転により容積変化させるようにし、この圧縮室から送
   り出された冷媒をオイル分離室に導き、このオイル分離
   室内で上記冷媒に含まれている潤滑油成分を分離し、こ
   の潤滑油をオイル分離室の下部に形成したオイル溜り室
   に溜めるとともに、上記オイル分離室で分離された冷媒
   を吐出経路を通じて送り出すようにしたベーン型圧縮機
   において、 上記吐出経路には、上記ロータの回転が停止した場合に
   この吐出経路を自動的に閉塞する閉塞装置を設けたこと
   を特徴とするベーン型圧縮機。
2. 【請求項２】 上記オイル分離室にオイル分離器を設置
   し、上記閉塞装置をオイル分離器よりも吐出側に設置し
   たことを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。