JPWO2018151061A1 - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機内における媒体からオイルを分離する機能を向上させることで、冷凍サイクル内を循環するオイル量を減少させる圧縮機を提供する。【解決手段】リアハウジング６内で鉛直方向に形成された隔壁６ｄにより、吐出室２４を、吐出口１８ｄが開口した第１吐出室２４ａと、オイル分離器２８のオイル分離室２８ａへの導入通路２５が開口した第２吐出室２４ｂとに仕切る。吐出室２４の上部には、第１吐出室２４ａと第２吐出室２４ｂとを連通する通路２７が形成されている。【選択図】図３

Description

この発明は、圧縮機のオイル分離構造に関する。

圧縮機構で圧縮された冷媒ガスとオイルとが混合した媒体から、オイルを分離するオイル分離器を備えた圧縮機が、例えば特許文献１に開示されている。

この特許文献１に示される圧縮機は、圧縮機構から吐出室に吐出された冷媒ガスとオイルとが混合した媒体から、オイルをオイル分離器にて分離している。そして、媒体からオイルが分離された冷媒ガスを外部冷凍サイクルに吐出し、媒体から分離されたオイルを貯油室に送って貯油室に蓄えた後、オイル戻し経路を介して圧縮機の摺動部に潤滑のために戻している。

特開２００７−１８２７７４号公報

しかしながら、オイル分離器を用いても媒体を冷媒ガスとオイルとに完全に分離することはできず、若干のオイルが冷媒ガスと一緒に圧縮機から外部冷凍サイクルに吐出される。オイルが冷凍サイクル内を循環すると、冷凍サイクルの冷凍能力を低下させる要因となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、オイル分離能力を向上することが可能な圧縮機を提供することを目的としている。

上記目的を達成すべく、この発明に記載の圧縮機は、ハウジングと、このハウジング内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構で圧縮された冷媒とオイルとが混合した媒体が吐出口を介して吐出される吐出室と、前記吐出室から導入通路を経てオイル分離室に導入された媒体からオイルを分離するオイル分離器と、このオイル分離器により分離されたオイルを蓄える貯油室と、を備える圧縮機であって、前記吐出室には、前記吐出室を、前記吐出口が開口した第１吐出室と、前記導入通路が開口した第２吐出室とに隔てる隔壁が鉛直方向に形成され、前記吐出室の上部において、前記第１吐出室と前記第２吐出室とを連通する通路が形成されていることを特徴としている。

これにより、圧縮機構で圧縮された冷媒ガスとオイルとが混合した媒体を一旦第１吐出室に吐出させることにより、この第１吐出室にてある程度のオイルが媒体から分離される。オイルが分離除去された媒体は通路を通って第２吐出室に流れ、導入通路を介してオイル分離器に至り、更に媒体からオイルが分離される。従って、圧縮機から冷凍サイクルに流出するオイル量が減少し、冷凍サイクルの冷凍能力を向上させることができる。

請求項２に記載の圧縮機は、前記吐出室と前記貯油室とが、仕切り壁により仕切られることで上下に分かれて配置され、前記仕切り壁には前記吐出室と前記貯油室とを連通するオイル用連通路が形成されていることを特徴としている。

これにより、第１吐出室にて媒体から分離されて仕切り壁上に溜まったオイルを、オイル用連通路を介して貯油室に導くことができるので、圧縮機構の潤滑に有効に用いることが可能となる。

請求項３に記載の圧縮機は、前記隔壁が前記仕切り壁を基点として延伸しており、前記第１吐出室と前記第２吐出室とを連通する通路が、前記吐出室を形成する周壁部の内周面と前記隔壁の鉛直方向の上方側端との間に形成されていることを特徴としている。

これにより、仕切り壁上に溜まったオイルを巻き上げ冷媒ガスと再混合することを防止することができる。このため、オイル分離器へ導入される媒体中のオイル含有量を低減させることができる。

以上に述べたように、本発明によれば、オイル分離能力を向上させることができ、これにより、圧縮機から冷凍サイクルに流出するオイル量を減少させ、冷凍サイクルの冷凍能力を向上させることが可能となる。

この発明が適用される圧縮機の実施形態を示す図であり、圧縮機の全体構成を示す断面図である。 図１に示されるリアハウジングに形成される吐出室の構成を示した図である。 図２に示される吐出室内における冷媒ガスやオイルの流れを示した図である。

以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１から図３は、この発明が適用される圧縮機１の実施形態であり、スクロール型の電動圧縮機が示されている。なお、図１において、図中左側を圧縮機１の前方、図中右側を圧縮機１の後方としている。

この圧縮機１は、圧縮機構３及び圧縮機構３を駆動するための電動機４を収容するフロントハウジング５と、吐出室２４、オイル分離器２８及び貯油室３０を有するリアハウジング６とを備え、これらのハウジング５、６を図示しない締結ボルトで軸方向に締結することによりハウジング２が構成されている。フロントハウジング５とリアハウジング６とが当接する端面間にはガスケット（図示せず。）が介在しており、これにより圧縮機１内部と外部との気密が保たれている。

フロントハウジング５は、前方側が前壁部５ａにより閉塞され、後方側が開放された有底の筒状形状をなしている。この筒状部の側面には、冷凍サイクルから圧縮機１内に冷媒ガスを取り込む流入口（図示せず。）が設けられている。

さらに、フロントハウジング５は、前壁部５ａより前方側が開放された筒状形状になっており、この開放側を蓋体８で閉塞することにより、電動機４を駆動制御するための図示しないインバータ装置を収容するインバータ収容空間１１が形成される。

フロントハウジング５の内周に設けられた段差部５ｂには、ブロック部材７が当接し、位置決めピン（図示せず。）により回転不能に組みつけられている。フロントハウジング５内において、ブロック部材７より後方には圧縮機構３を収容する圧縮機構収容空間９が、ブロック部材７より前方には圧縮機構３を駆動するための電動機４を収容する電動機収容空間１０が形成されている。

フロントハウジング５の前壁部５ａの後方面側中央と、ブロック部材７の前方面側中央には、軸受１２、１３がそれぞれ保持されている。そして、駆動軸１４が軸受１２、１３にて回転可能に支持されている。

電動機４は、フロントハウジング５の内周面に固定されたステータ４１と、ステータ４１の内側において駆動軸１４と一体に回転するよう固装されたロータ４２とから構成されており、ロータ４２はステータ４１に形成された回転磁力によって回転するようになっている。

圧縮機構３は、固定スクロール１８とこれに対向配置された揺動スクロール１９とを有するスクロール型のものである。

固定スクロール１８は、円板状の基板１８ａと、この基板１８ａの外縁に沿って全周に亘って設けられると共に前方に向かって立設された円筒状の外周壁１８ｂと、その外周壁１８ｂの内側において前記基板１８ａから前方に向かって立設された渦巻状の渦巻壁１８ｃとから構成されている。基板１８ａの略中央には貫通穴である吐出口１８ｄが形成され、基板１８ａの後方端面上に設けられた吐出弁３２を介して、圧縮機構３で圧縮されたオイルと冷媒ガスとが混合した媒体が後述する吐出室２４に吐出される様になっている。

この固定スクロール１８は、リアハウジング６とブロック部材７とにより軸方向の動きが許容されつつ規制され、位置決めピン（図示せず。）により径方向及び回転方向への動きが規制されている。

揺動スクロール１９は、円板状の基板１９ａと、この基板１９ａから後方に向かって立設された渦巻状の渦巻壁１９ｂとから構成されており、基板１９ａの前方面中央には、嵌合孔１９ｃが形成されている。

固定スクロール１８と揺動スクロール１９とは、それぞれの渦巻壁１８ｃ、１９ｂが互いに噛み合わされ、固定スクロール１８の基板１８ａ及び渦巻壁１８ｃと、揺動スクロール１９の基板１９ａ及び渦巻壁１９ｂとによって囲まれた空間には圧縮室２１が構成されている。固定スクロール１８の外周壁１８ｂと揺動スクロール１９の渦巻壁１９ｂの最外周部との間には、冷媒ガスとオイルとを圧縮室２１に吸入する吸入室２２が構成されている。

駆動軸１４の後方端には、駆動軸１４の軸心に対して偏心した位置に偏心軸１５が設けられており、偏心軸１５にはブッシュ１６が外嵌されている。

揺動スクロール１９の嵌合孔１９ｃには、ラジアル軸受１７が嵌入され、このラジアル軸受１７の内輪にはブッシュ１６の外周面が嵌入されている。

ブロック部材７と揺動スクロール１９との間には図示しないピン＆リングカップリング式の自転防止機構が設けられている。これにより、駆動軸１４の回転運動が揺動スクロール１９の旋回運動に変換され、圧縮室２１の容積が増減するようになっている。

リアハウジング６は、筒状の周壁部６ａの後方側が底壁部６ｂにより閉塞され、前方側が開放された有底円筒形状をなしている。リアハウジング６の前方端面は、前記した通り、フロントハウジング５とガスケットとを介して当接するとともに、固定スクロール１８の基板１８ａの後方端面とも所定のクリアランスを存して対向しており、これにより固定スクロール１８の軸方向の動きが規制されている。固定スクロール１８の基板１８ａの後方端面とリアハウジング６の前方端面との間にはシール部材（図示せず。）が設けられており、これにより吸入室２２と後述する吐出室２４間の気密が保たれている。

リアハウジング６内には、圧縮室２１にて圧縮された媒体が吐出口１８ｄから吐出される吐出室２４と、吐出室２４に吐出された媒体からオイルを分離するオイル分離器２８と、オイル分離器２８にて媒体から分離されたオイルを貯留する貯油室３０とが区画形成されている。

より詳しくは、吐出室２４と貯油室３０とは、水平に伸びる仕切り壁６ｃによって仕切られ、上側に吐出室２４が、下側に貯油室３０が区画配置されている。オイル分離器２８は、底壁部６ｂの後方において、この底壁部６ｂと一体に形成された円筒部の内部空間に形成されている。オイル分離器２８と吐出室２４とは底壁部６ｂに設けられた導入通路２５を介して連通し、オイル分離器２８と貯油室３０とはオイル用通路２９を介して連通している。

仕切り壁６ｃには、吐出室２４（より詳しくは、後述する第１吐出室２４ａ）と貯油室３０とを連通するオイル用連通路２６が形成されている。オイル用連通路２６は、本実施形態においては、仕切り壁６ｃを貫通する穴としている。

オイル分離器２８は、遠心分離式のものであり、吐出室２４の上方に位置する導入通路２５と連通するオイル分離室２８ａと、オイル分離室２８ａに収容された円筒状のオイル分離パイプ２８ｂとを備えている。オイル分離パイプ２８ｂ内側の空間は、冷凍サイクルへと繋がる流出口部３１と連通している。

ここで、吐出室２４は、図１、図２に示すように、仕切り壁６ｃを基点として鉛直方向上方に向かって延び且つ、底壁部６ｂから前方に向かって立設する隔壁６ｄにより、第１吐出室２４ａと第２吐出室２４ｂとに仕切られている。第１吐出室２４ａは吐出口１８ｄと連通し、第２吐出室２４ｂは導入通路２５と連通している。

隔壁６ｄの鉛直方向上方端と、周壁部６ａの内周面との間にはクリアランスが形成されており、このクリアランスが第１吐出室２４ａと第２吐出室２４ｂとを連通する通路２７となっている。

隔壁６ｄと固定スクロール１８の後方端面との間には、所定のクリアランスが設けられており、吐出弁３２の開弁時に吐出弁３２が隔壁６ｄに干渉しない様になっている。

また、第１吐出室２４ａにおいて、底壁部６ｂ上には径方向に延び且つ、前方側に立設するリブ６ｅが周壁部６ａ近傍に２か所形成されている。

以上の構成において、電動機４によって駆動軸１４が回転駆動されると、揺動スクロール１９は偏心軸１５を介して固定スクロール１８の軸心周りを旋回運動する。これにより、流入口から電動機収容空間１０に吸入された冷媒ガス（詳細には、オイルが若干混合した媒体）は、ステータ４１とフロントハウジング５との間の隙間等や、吸入室２２を介して圧縮室２１に導入される。この際、圧縮機構３内を循環するオイルも吸入室２２を介して圧縮室２１に導入され、冷媒ガスとオイルが混合した媒体が圧縮される。圧縮された媒体は、吐出口１８ｄから吐出室２４に吐出される。

吐出室２４に吐出された媒体は、第１吐出室２４ａ内にて、図３の実線矢印に示す様に周壁部６ａの内周面に沿って上昇する。すなわち、冷媒ガスは、隔壁６ｄが設けられていない場合における、吐出口１８ｄから導入通路２５に向けての流れ（図３の破線矢印）に対し、隔壁６ｄを設けたことで、周壁部６ａの内側に沿って隔壁６ｄを迂回する流れ（図３の実線矢印）が形成されるため、第１吐出室２４ａ内にて媒体からある程度オイルが分離される。

更に、第１吐出室２４ａにおける媒体の流れの途中にはリブ６ｅが介在するため、このリブ６ｅに媒体が衝突することによりオイル分離が促進される。

第１吐出室２４ａにてオイルがある程度除去された媒体は、通路２７を介して第２吐出室２４ｂに流れ、導入通路２５を経てオイル分離器２８に導かれる。オイル分離器２８では更に媒体からオイルが分離され、オイルが好適に除去された媒体は流出口部３１から図示しない冷凍サイクルに吐出される。

一方、第１吐出室２４ａにて媒体から分離され仕切り壁６ｃ上に貯まったオイルは、図３の白抜き矢印に示されるように、オイル用連通路２６を介して貯油室３０に導かれる。また、オイル分離器２８により媒体から分離されたオイルは、オイル用通路２９を通って貯油室３０に導かれる。このようにして貯油室３０に蓄えられたオイルは、図示しないオイル戻し通路を介して圧縮機構３に潤滑のため戻される。

以上より、本発明の実施形態によれば、オイル分離器２８により媒体からオイルを分離する前にも、吐出室２４、特に第１吐出室２４ａ内でオイルを分離しているので、冷凍サイクルに流出するオイル量を減少させることができ、冷凍サイクルの冷凍能力を向上させることが可能となる。

また、第１吐出室２４ａから第２吐出室２４ｂへの通路２７を吐出室２４上方に設けたので、仕切り壁６ｃ上に溜まったオイルが巻き上げられ冷媒ガスと再混合することを防止することができる。このため、オイル分離器２８へ導入される媒体中のオイル含有量を低減させることができる。

また、吐出室２４、特に第１吐出室２４ａ内で分離され仕切り壁６ｃ上に溜まったオイルを、オイル用連通路２６を介して貯油室３０に導くことができるので、このオイルを圧縮機構３の潤滑用として有効に用いることができる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、圧縮機構３の構成としてはスクロール型以外にも、ベーン型又はピストン型、或いは、エンジンの補機としての圧縮機やポンプ等に対しても適用可能である。

また、オイル用連通路２６は、第１吐出室２４ａと貯油室３０を連通できる経路であればよく、オイル用連通路２６の位置や形状について本実施形態に限定されるものではない。例えば、オイル用連通路２６は第２吐出室２４ｂと連通していてもよく、リアハウジング６の前方端面と仕切り壁６ｃ面とを同一面とし、前述したフロントハウジング５とリアハウジング６とが当接する端面間に設置したガスケットの厚さ分により生じるクリアランスをオイル用連通路２６としてもよい。

また、リブ６ｅは冷媒の流れを迂回させるものであればよく、その数や形状について本実施形態に限定されるものではない。

１ 圧縮機
２ ハウジング
３ 圧縮機構
４ 電動機
５ フロントハウジング
６ リアハウジング
６a 周壁部
６ｂ 底壁部
６ｃ 仕切り壁
６ｄ 隔壁
６ｅ リブ
１７ 揺動スクロール
１８ 固定スクロール
１８ｄ 吐出口
２４ 吐出室
２４ａ 第１吐出室
２４ｂ 第２吐出室
２５ 導入通路
２６ オイル用連通路
２７ 通路
２８ オイル分離器
２８ａ オイル分離室
３０ 貯油室

Claims (3)

1. ハウジングと、このハウジング内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構で圧縮された冷媒とオイルとが混合した媒体が吐出口を介して吐出される吐出室と、前記吐出室から導入通路を経てオイル分離室に導入された媒体からオイルを分離するオイル分離器と、このオイル分離器により分離されたオイルを蓄える貯油室と、を備える圧縮機において、
   前記吐出室には、前記吐出室を、前記吐出口が開口した第１吐出室と、前記導入通路が開口した第２吐出室とに隔てる隔壁が鉛直方向に形成され、
   前記吐出室の上部において、前記第１吐出室と前記第２吐出室とを連通する通路が形成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記吐出室と前記貯油室とが、仕切り壁により仕切られることで上下に分かれて配置され、前記仕切り壁には前記吐出室と前記貯油室とを連通するオイル用連通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記隔壁は、前記仕切り壁を基点として延伸しており、前記第１吐出室と前記第２吐出室とを連通する通路が、前記吐出室を形成する周壁部の内周面と前記隔壁の鉛直方向の上方側端との間に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。

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