JP2006112331A

JP2006112331A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006112331A
Application number: JP2004301164A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawada; 武史川田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】圧縮機において、循環する潤滑油の少量化による圧縮機内の摺動による発熱の低減効果や圧縮機出口温度が上昇の防止のため、高圧室下部に滞留した潤滑油を圧縮機の作動室吸入行程部へ供給する手段を取っているが、これにより、圧縮機停止時に、潤滑油が作動室内に流入、圧縮機始動時に、周知のオイル圧縮の発生、圧縮機構成部品の破損という課題を有していた。
【解決手段】一つのベーン背圧室１７が他のベーン背圧室１７との連通を防ぐ閉じ込み区間４１にある潤滑油を、作動室８内の吸入行程部とを連通する上流側及び下流側のいずれかに微小な絞り４２を設けたオイル戻し通路４３を配することにより、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上により、車両への熱害の防止と、冷房性を向上することができ、かつ、圧縮機始動時に、周知のオイル圧縮の発生を防ぐことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の圧縮、吐出を行う圧縮機に関するもので、特に自動車用空調装置などに用いられる圧縮機に関するものである。

従来、圧縮機においては、圧縮された流体と共に圧縮機潤滑油の一部が、空調装置のシステムサイクル中へ吐出してしまい、流体と共に吐出される圧縮機の潤滑油の量がサイクル中に多く吐出されるほどシステム効率が低下する。

このため、空調装置のシステムサイクル中への潤滑油の吐出を抑制するため、圧縮機構の吐出側に、圧縮された流体から潤滑油を分離する分離室１０４を設けている。分離室の下側（重力の向き）には分離された潤滑油を貯える貯油室１０１が形成され、分離室で分離された潤滑油を給油通路１０２を介し、圧縮機機構の吸入側１０３へ給油し、各部の潤滑を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−８２３３５号公報

従来、システムサイクルを循環する潤滑油の役割は、圧縮機の摺動の潤滑による発熱の低減と、潤滑油の油膜による圧縮機の体積効率維持に寄与している。したがって、システムサイクル内を循環する潤滑油の低減を図ることによりシステム効率の改善は図れるが、その反面、循環する潤滑油の少量化を行うと、圧縮機内の摺動による発熱の低減効果が薄れ、圧縮機出口温度が上昇、これにより、車両への熱害や、圧縮機内の潤滑油の油膜によるシール性が低下し、冷房性不足という課題を有していた。特許文献１では、圧縮機の高圧ケース内の潤滑油を通路開閉手段のない給油通路を介し、作動室吸入口に戻し、作動室内の潤滑性確保を行っているが、これは、圧縮機停止時に、潤滑油が大量に作動室内に流入し、圧縮機始動時に、周知のオイル圧縮が発生、圧縮機構成部品の破損といった不具合を生じてしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、システムサイクルを循環する潤滑油が、少量である圧縮機において、圧縮機内部の潤滑油による潤滑性を向上させ、かつ、圧縮機始動時に、周知のオイル圧縮の発生を防ぐ圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、一つのベーン背圧室が他のベーン背圧室との連通を防ぐ潤滑油で満たされた閉じ込み区間と、作動室内の吸入行程部とを連通するとともに、ベーンをシリンダに押しつけるためのベーン背圧を保持するための所定の絞りのあるオイル戻し通路を設けたものである。

これによって、システムサイクルを循環する潤滑油が、少量であっても閉じ込み区間にある潤滑油を、作動室内の吸入行程に供給することが可能となり、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上が図れる。また、閉じ込み区間にある潤滑油は、高圧ケース内に溜まった潤滑油を、圧縮機停止中は潤滑油の供給を遮断するベーン背圧付与装置によりベーン背圧室へ供給されているため、圧縮機停止時に、潤滑油が作動室内に流入することを防ぐことができ、圧縮機始動時に、オイル圧縮の発生を防ぐ圧縮機を提供することが可能となる。

また、本発明の圧縮機は、前記オイル戻し通路に、閉じ込み区間に必要なベーン背圧を更に安定した圧力にするために、所定の圧力により開閉する制御弁を設けたものである。

これにより、圧縮機を搭載した車両のスピードに伴う圧縮機の回転変動や、使用条件により生じる圧縮機の吸入および吐出圧力の変化においても閉じ込み区間に必要なベーン背圧を安定して保持することができ、かつ、潤滑油を、作動室内の吸入行程部へ供給することが可能となる。更に、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上が図れ、車両要求にあった圧縮機を提供することが可能となる。

本発明の圧縮機は、サイクルシステムを循環する潤滑油を低減し、システム効率を向上させるとともに、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上により、車両への熱害の防止と、冷房性を向上することができ、かつ、圧縮機始動時にオイル圧縮の発生を防ぐことができる。

第１の発明は、筒状内壁を有するシリンダと、このシリンダの内部に配設されるとともに、その外周の一部がシリンダ内壁と微小隙間を形成するロータと、このロータに設けられた複数のベーンスリット内に摺動自在に挿入された複数のベーンと、前記ロータと一体的に構成されて回転自在に軸支される駆動軸と、前記シリンダの両端を閉塞して内部に作動室を形成する前部側板及び後部側板と、前記ロータ外周とシリンダ内壁とが近接している部分をはさんで作動室に連通する吸入口及び吐出口と、この吐出口の出口側に設けられた吐出弁と、吐出口より連通して圧縮された高圧流体中の潤滑油を分離し、かつその下方部に油溜まり部を含む高圧ケースと、前記ベーンスロットとベーン後端部とで形成されるベーン背圧室と前記高圧ケースの油溜まり部とを連通する給油通路と、この給油通路を圧縮機運転時は連通し、圧縮機停止時は遮断する給油通路開閉手段であるベーン背圧付与装置と、前記ベーン背圧室を一定の回転角度内で、一つのベーン背圧室が他のベーン背圧室との連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた圧縮機において、前記閉じ込み区間と前記作動室内の吸入行程部とを連通する上流側及び下流側のいずれかにベーンをシリンダに押しつけるためのベーン背圧を保持する微小な絞りのあるオイル戻し通路を設けたことにより、閉じ込み区間にある潤滑油で、ベーンをシリンダへ押しつけるためのベーン背圧を保持しつつ、作動室内の吸入行程に供給することが可能となり、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上が図れ、かつ、圧縮機始動時に、周知のオイル圧縮の発生を防ぐ、車両要求にあった圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、前記オイル戻し通路は、上流側及び下流側のいずれかに閉じ込み区間に必要なベーン背圧を更に安定した圧力にする制御弁を設けたことにより、車両スピードに伴う圧縮機の回転変動や使用条件により生じる圧縮機吸入および吐出圧力の変化においても、閉じ込み区間にある潤滑油で、ベーンをシリンダへ押しつけるためのベーン背圧を保持しつつ、作動室内の吸入行程部へ安定して供給することが可能となり、更に、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上が図れ、かつ、圧縮機始動時に、周知のオイル圧縮の発生を防ぐ、車両要求にあった圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１のオイル戻し通路を示す要部拡大断面図である。

図において、圧縮機は円筒内壁を有するシリンダ１と、その外周の一部がシリンダ１内壁と微少隙間を形成するロータ２とを有し、ロータ２に設けられた複数のベーンスロット３と、ベーンスロット３内に摺動自在に挿入されたベーン４と、ロータ２と一体的に形成され回転自在に軸支される駆動軸５と、シリンダ１の両端を閉塞して内部に作動室８を形成する前部側板６及び後部側板７と、低圧側の作動室８に連通する吸入口９と、高圧側の作動室８に連通する吐出口１０と、吐出口に配設された吐出弁１１とにより、圧縮機構部を構成する。

吐出弁１１を出たところの高圧通路１からに連通する高圧室１４と、圧縮された高圧流体中の潤滑油を分離捕捉するセパレータ１５と高圧室１４下方の油溜り部１２ａとが高圧ケース１２に一体的に形成される。後部側板７に配設されたベーン背圧付与装置本体１６は油溜り部１２ａに位置し、油溜り部１２ａの潤滑油を給油通路１８を通じてベーン背圧室１７に供給する。後部側板７には、ベーン背圧室１７と給油通路１８とを連通する円弧形状の油溝１９が形成され、複数のベーン背圧室１７はこの油溝１９を介して連通する。

しかし、ベーン４の先端が受ける圧力が、圧縮により吐出口１０付近で過大となるため、その区間は、一枚のベーン４のベーン背圧室１７が他の複数ベーン３のベーン背圧室１７との連通を防ぐ閉じこみ区間４１として第２の油溝１９ａを形成し、閉じ込み区間４１によりベーン背圧室１７に溜まっている潤滑油を、第２の油溝１９ａと入口４３ａに絞り４２を有し、作動室８内の吸入口９近傍の出口４３ｂに連通するオイル戻し通路４３を後部側板７に構成している。

以上のように構成された圧縮機について以下その動作、作用を説明する。

まず、エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて駆動軸５及びロータ２が時計方向に回転すると、これに伴い低圧流体が吸入口９より作動室８内に流入する。ロータ２の回転に伴い圧縮された高圧流体は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１３より高圧室１４内に流入し、セパレータ１５によって潤滑油が分離捕捉される。ベーン背圧室１７へは高圧室１４下方の油溜り部に蓄えられた潤滑油が、ベーン背圧付与装置１６により給油通路１８から油溝３９に供給され、油溝３９と連通関係にある複数のベーン背圧室１７は、潤滑油で満たされ、閉じ込み区間４１にあるベーン背圧室１７にある潤滑油は、ベーン４の押圧により、高圧の潤滑油はオイル戻し通路４３の入口４３ａにある絞り４２によりベーン４をシリンダ１に押しつけるためのベーン背圧を保持し、更に高圧の潤滑油を減圧し、オイル戻し通路４３の出口４３ｂより、作動室８内の吸入口９近傍に供給されることとなる。

以上のように、本実施の形態においては、閉じ込み区間４１にあるベーン背圧室１７と作動室８内の吸入口９近傍とを結ぶベーン４をシリンダ１に押しつけるためのベーン背圧の保持が可能な絞り４２のあるオイル戻し通路４３を設けることにより、従来では、閉じ込み区間４１にあるベーン背圧室１７に溜まった潤滑油は、ベーン４の押圧により、ベーン４とベーンスロット３、前部側板６および後部側板７からなる微小隙間より、作動室内８に不特定な個所に流入していたが、本発明では、最も潤滑に有効な吸入口９近傍に潤滑油を確実に供給することが可能となり、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上が図れ、車両要求にあった圧縮機を提供することができる。

また、オイル戻し通路４３の上流側に配した絞り４２は、ベーン４をシリンダ１に押しつけるためのベーン背圧を保持し、ベーン背圧室１７の圧力不足によるベーン４がシリンダ１に衝突するベーンチャタリング現象を抑制することができ、かつ、高圧の潤滑油を十分減圧し吸入口９近傍に戻すため、冷却性の悪化を防ぐことができる。また、この潤滑油は圧縮機の停止時には、潤滑油の供給を遮断するベーン背圧付与装置１６により供給され
ているため、圧縮機停止中にオイル戻し通路４３より潤滑油が作動室８内に流入し、作動室８内に流入した潤滑油を圧縮機の起動時に圧縮するオイル圧縮によるベーン折損等の不具合を未然に防止することができる。

なお、上述の実施形態では、絞り４２をオイル戻し通路４３の入口４３ａに設けたが、出口４３ｂに設けてもよい。また、第２の油溝１９ａとオイル戻し通路４３を後部側板７に配設したが、前部側板に配設してもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における圧縮機のオイル戻し通路の拡大断面図である。

図４において、実施の形態１のオイル戻し通路４３の構成において、オイル戻し通路４３に閉じ込み区間に必要なベーン背圧を更に安定した圧力にするために、所定の圧力で開閉する制御弁４４を配設したものである。

オイル戻し通路４３を開閉する制御弁４４は、鋼球４５の鋼球着座面４６にかかる圧力差と弾性体４７の荷重により、圧縮により生じる吐出口付近で発生する過大なベーン４の先端にかかる圧力に必要なベーン背圧室１７のベーン背圧を定量的に調整することが可能になり、ベーン背圧室１７の圧力不足による周知のベーン４がシリンダ１に衝突するベーンチャタリング現象を更に抑制することができ、車両の低騒音化が可能となる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、圧縮機の摺動による発熱の低減や、油膜による体積効率の向上が図れ、車両要求にあった圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図図１のＡ−Ａ断面図図１のオイル戻し通路を示す要部拡大断面図本発明の実施の形態２におけるオイル戻し通路を示す要部拡大断面図従来の圧縮機の断面図図５のＩ−Ｉ矢視図

符号の説明

１シリンダ
２ロータ
３ベーンスロット
４ベーン
５駆動軸
６前部側板
７後部側板
８作動室
９吸入口
１０吐出口
１１吐出弁
１２高圧ケース
１３高圧通路
１４高圧室
１５オイルセパレータ
１６ベーン背圧付与装置
１７ベーン背圧室
１８給油路
１９油溝
４１閉じ込み区間
４２絞り
４３オイル戻し通路
４３ａ入口
４３ｂ出口
４４制御弁

Claims

筒状内壁を有するシリンダと、このシリンダの内部に配設されるとともに、その外周の一部がシリンダ内壁と微小隙間を形成するロータとこのロータに設けられた複数のベーンスリット内に摺動自在に挿入されたベーンと、前記ロータに設けられ回転自在に軸支される駆動軸と、前記シリンダの両端を閉塞して内部に作動室を形成する前部側板及び後部側板と、前記ロータ外周とシリンダ内壁が近接している部分をはさんで作動室に連通する吸入口及び吐出口と、この吐出口に設けられた吐出弁と、吐出口に連通し圧縮された高圧流体より分離された潤滑油を貯える油溜まり部とを備え、前記ベーンスロットとベーン後端部とで形成されるベーン背圧室と前記油溜まり部とを連通する給油通路と、前記給油通路を連通遮断する給油開閉手段と、前記ベーン背圧室を圧縮完了直前の所定の回転角度内で、一つのベーン背圧室が他のベーン背圧室との連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた圧縮機において、前記閉じ込み区間と前記作動室内の吸入行程部とを連通するとともに、所定の絞りを有するオイル戻し通路を設けたことを特徴とする圧縮機。
前記オイル戻し通路は、所定の圧力で開閉する制御弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。