JP2007127068A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油の分離能力の向上により、省動力化を図る圧縮機を提供する。
【解決手段】潤滑油を含む作動流体の吐出室(58)、及び吐出室に連なる吐出口(72)を備えるハウジング(18)内に収容され、回転軸(22)により駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニット(40)と、吐出室と吐出口との間に位置付けられた分離室(82)を備え、分離室にて吐出室からの作動流体同士を衝突させ、作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置(74)とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機に係り、詳しくは車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれる圧縮機に関する。

この種の冷凍回路用の圧縮機は作動流体としての冷媒を圧縮するが、この冷媒には通常、潤滑油が含まれている。冷媒中の潤滑油は圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する。しかしながら、この潤滑油が冷凍回路内を循環する場合には冷凍回路の冷房能力を低下させる要因となる。
このため、潤滑油分離装置を内蔵した圧縮機がある。当該装置では圧縮機内にて圧縮された冷媒が吐出室から吐出口に導かれるまでの過程にて、圧縮冷媒から潤滑油を分離する。具体的には、この装置は、吐出室と吐出口との間に配置された分離室を有し、噴出孔を介して分離室内に吐出室からの圧縮冷媒を導入して上記潤滑油を分離している。そして、冷媒から分離された潤滑油は分離室の下方の貯油室に蓄えられる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−８２３５２号公報

ところで、現在の圧縮機には、地球温暖化対策として省動力化が求められており、上記潤滑油も冷媒から効率良く分離する必要がある。
しかしながら、上記従来の技術では、遠心分離の原理にのみ基づいた潤滑油の分離が実施されており、噴出孔から噴出された分離室内の冷媒の挙動を鑑みれば、潤滑油の分離能力に関して依然として課題が残されている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、潤滑油の分離能力の向上により、省動力化を図ることができる圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、請求項１記載の圧縮機は、潤滑油を含む作動流体の吐出室、及び吐出室に連なる吐出口を備えるハウジングと、ハウジング内を延び、ハウジングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に収容され、回転軸により駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、ハウジング内に収容され、吐出室と吐出口との間に位置付けられた分離室を備え、分離室にて吐出室からの作動流体同士を衝突させ、作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置とを具備することを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、潤滑油分離装置は、分離室内に配置され、吐出口に連通する中空の分離管、及び分離室の下方に配置され、分離された潤滑油を蓄える貯油室を備え、分離室内にて吐出室からの作動流体を分離管の外周面にて旋回させ、作動流体から潤滑油を分離することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、ハウジングは、分離管の軸線に対して垂直方向に軸線を跨いで形成され、吐出室からの作動流体を分離室に向けて噴出させる噴出孔を備えることを特徴としている。

本発明は、潤滑油の新たな分離方法に着目したものである。そして、請求項１記載の本発明の圧縮機によれば、潤滑油分離装置では、圧縮ユニットから吐出された作動流体を分離室内で衝突させ、その衝撃を利用して作動流体から潤滑油を分離している。つまり、潤滑油を含む作動流体の衝突によって大きなエネルギが生じ、このエネルギに基づいて潤滑油の分離を実施することから、従来の潤滑油の分離方法に比して潤滑油の分離能力の向上が可能となる。これにより、圧縮機の省動力化に寄与する。

また、請求項２記載の発明によれば、潤滑油分離装置では、上述の衝突の衝撃を利用した潤滑油の分離に加え、遠心分離の原理に基づく潤滑油の分離も実施されるので、潤滑油の分離能力がより一層向上する。
更に、請求項３記載の発明によれば、噴出孔が分離管の軸線に対して垂直方向にこの軸線を跨いで形成されており、圧縮ユニットから吐出された作動流体は、噴出孔から分離管を分岐点として対向する方向にそれぞれ噴出される。そして、作動流体に含まれる潤滑油は、分離管の外周面に沿って時針回り及び反時針回りの向きにそれぞれ流れる際に、遠心分離の原理に基づいて作動流体から分離される。更に、これら時針回りの向きの流れと反時針回りの向きの流れとが衝突する際に、衝突によるエネルギに基づいて作動流体から分離される。これにより、上記分離能力の向上が確実に達成される。

また、この分離能力の向上によって分離管の長さの短縮化が可能となる。この結果、潤滑油分離装置の製造コストの低減が可能となるし、更に、分離管の下方からの潤滑油の巻き上げの懸念も回避され、圧縮機の信頼性の向上にも寄与する。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る圧縮機を示している。この圧縮機はスクロール型圧縮機４であり、車両の空調システムの冷凍回路２に組み込まれている。具体的には、冷凍回路２の循環経路には圧縮機４、凝縮器６、レシーバ８、膨張弁１０及び蒸発器１２が順次配置され、圧縮機４は循環経路の復路から冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して循環経路の往路に向けて吐出する。この冷媒は潤滑油を含み、この潤滑油は圧縮機４内の軸受や種々の摺動面を潤滑する他、摺動面のシールする機能をも発揮する。

上記圧縮機４はハウジング１４を備えている。このハウジング１４は駆動ケーシング１６及び圧縮ケーシング１８から形成され、これら各ケーシング１６、１８は複数の連結ボルト２０を介して互いにフランジ結合されている。
駆動ケーシング１６内には回転軸２２が配置されており、この回転軸２２は圧縮ケーシング１８側に位置した大径端部２４と、リップシール３２を介して駆動ケーシング１６から突出した小径軸部２６とを有する。大径端部２４はニードル軸受２８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持され、小径軸部２６はボール軸受３０を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。

小径軸部２６の突出端には電磁クラッチ３４を内蔵した駆動プーリ３６が取り付けられ、この駆動プーリ３６は軸受３８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。また、駆動プーリ３６には車両のエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達されており、駆動プーリ３６の回転は電磁クラッチ３４を介して回転軸２２に伝達可能である。従って、上記エンジンの駆動中、電磁クラッチ３４がオン作動されると、回転軸２２は駆動プーリ３６と一体的に回転する。

一方、圧縮ケーシング１８は有底部分を有するカップ状をなし、この圧縮ケーシング１８内にはスクロールユニット（圧縮ユニット）４０が収容されている。このスクロールユニット４０は互いに噛み合う可動スクロール４２及び固定スクロール４４から構成されている。これら各スクロール４２、４４の噛み合いはその内部に圧縮室４６を形成し、この圧縮室４６の容積が固定スクロール４４に対する可動スクロール４２の旋回運動に伴って増減される。

上述した可動スクロール４２に旋回運動を付与するため、可動スクロール４２と回転軸２２の大径端部２４とは、クランクピン４８、偏心ブッシュ５０及びニードル軸受５２を介して互いに連結され、また、可動スクロール４２の自転が可動スクロール４２と駆動ケーシング１６との間に配置されたボール型の旋回スラストベアリング５４によって阻止されている。なお、図１中の参照符号５６はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５６は偏心ブッシュ５０に取り付けられている。

固定スクロール４４は圧縮ケーシング１８内にて図示しない複数の固定ボルトを介して固定され、固定スクロール４４と圧縮ケーシング１８の有底部分との間に吐出室５８が形成されている。より詳しくは、固定スクロール４４の背面側の空間が仕切壁６０を介して上下に区画され、また、圧縮ケーシング１８の有底部分には、仕切壁６２が固定スクロール４４に向けて突設されている。そして、これら仕切壁６０，６２が突き合わされることにより、吐出室５８と貯油室９２とがそれぞれ形成される。

また、固定スクロール４４は圧縮室４６と吐出室５８とを互いに連通させる吐出孔６４を有している。この吐出孔６４は吐出弁６６によって開閉される。吐出弁６６はストッパプレートとともにボルト６８を介して固定スクロール４４に取り付けられている。
一方、圧縮ケーシング１８の周壁とスクロールユニット４０との間には吸入室７０が確保され、この吸入室７０は上述した循環経路の復路に接続されている。また、圧縮ケーシング１８の外面、具体的には、有底部分の上方には吐出口７２が形成され、この吐出口７２は循環経路の往路に接続される一方、潤滑油分離装置７４を介して吐出室５８にも接続されている。

より詳しくは、潤滑油分離装置７４は圧縮ケーシング１８内において吐出室５８と吐出口７２との間に配設されている。そして、図２に示される如く、圧縮ケーシング１８の有底部分に一体に形成された膨出部７６を有し、この膨出部７６は、吐出室５８内に向けて突出した柱状をなし、仕切壁６２から圧縮ケーシング１８の周壁に至るまで上方に向けて延びている。この膨出部７６内には孔７８が穿設され、孔７８の開口端はプラグ８０によって閉塞されている。

また、図２でみて、孔７８の下部は分離室８２として形成され、この分離室８２の上部に分離管８４が配置されている。この分離管８４は上端に大径部を有し、この大径部が孔７８に圧入され、孔７８、つまり、分離室８２内にて固定されている。更に、分離管８４の上端には止め輪８６が配置され、この止め輪８６は分離室８２からの分離管８４の抜けを阻止している。そして、分離室８２の内周面と分離管８４の小径部の外周面との間には環状の空間が形成され、膨出部７６には吐出室５８とこの環状の空間とを連通させる２つの冷媒噴出孔（噴出孔）８８が形成されている。

より具体的には、これら各冷媒噴出孔８８は、図３に示されるように、同一径に形成され、分離管８４の軸線に対して垂直方向にこの軸線を跨いで左右に並設されており、また、これら各冷媒噴出孔８８の孔軸線もまた、分離管９０の小径部の外周面に沿うように分離管８４の軸線に対して他の垂直方向に向けて配置されている。なお、これら冷媒噴出孔８８は鋳抜きによって形成される。

再び図１に戻り、仕切壁６２の下側に形成された貯油室９２は、この仕切壁６２に形成された油孔９４を通じて分離室８２に連通されている。そして、固定スクロール４４内には、貯油室９２と吸入室７０とを連通するリターン経路が確保され、このリターン経路にオリフィス９６が介挿されている。
上述した圧縮機４によれば、回転軸２２の回転に伴い、可動スクロール４２が自転することなく旋回運動する。この可動スクロール４２の旋回運動は、吸入室７０から圧縮室４６内への冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮及び吐出工程をもたらし、この結果、高圧の冷媒が圧縮室４６から吐出弁６６を通じて吐出室５８内に吐出される。ここで、冷媒には潤滑油が含まれているので、この潤滑油は駆動ケーシング１６内のニードル軸受２８、５２や、スクロールユニット４０内の摺動面等を潤滑し、また、圧縮室４６のシールにも役立つ。

吐出室５８内の圧縮冷媒は、冷媒噴出孔８８を通過して潤滑油分離装置７４の分離室８２に流入し、分離室８２内にて分離管８４の外周面に沿って旋回する。つまり、各冷媒噴出孔８８からの圧縮冷媒は、分離管８４を分岐点として対向する方向にそれぞれ噴出される。この過程にて、それぞれ噴出された圧縮冷媒中の潤滑油は、図３の実線で示される如くその一部が分離室８２の内周面に向かう。つまり、遠心分離の原理に基づいて冷媒から分離され、分離室８２の内周面に付着する。

更に、残りの圧縮冷媒中の潤滑油は、分離管８４の外周面に沿って時針回り及び反時針回りの向きにそれぞれ流れ、同図の実線で示されるように、冷媒噴出孔８８の穿設位置とは分離管８４を挟んで略反対側の位置にて衝突する。この過程にて、衝突によるエネルギに基づいて冷媒から分離され、分離室８２の内周面に付着する。そして、圧縮冷媒は、一旦下降した後、分離管８４を通じて吐出口７２に至り、この吐出口７２から凝縮器６に向けて送出される。

一方、圧縮冷媒から分離された潤滑油は分離室８２の内周面を伝って流下し、油孔９４を通じて貯油室９２に導かれて蓄えられる。貯油室９２では分離室８２と常時連通した状態にあるので、その内圧は吸入室７０の圧力よりも高い。それ故、この貯油室９２内の潤滑油は貯油室９２と吸入室７０との間の圧力差に基づき、オリフィス９６を通じて吸入室７０に向けて戻される。潤滑油がオリフィス９６から吸入室７０内に戻される際に、潤滑油は霧化し、吸入室７０内の冷媒に混入される。

以上のように、本発明は、潤滑油の新たな分離方法に着目したものであり、そして、本実施形態の圧縮機４によれば、潤滑油分離装置７４では、スクロールユニット４０から吐出された冷媒を分離室８２内で衝突させ、その衝撃を利用して冷媒から潤滑油を分離している。換言すれば、潤滑油を含む冷媒の衝突によって大きなエネルギが生じ、このエネルギに基づいて潤滑油の分離を実施することから、従来の如くの遠心分離の原理のみに基づく潤滑油の分離方法に比して潤滑油の分離能力の向上が可能となる。これにより、圧縮機４の省動力化に寄与する。

また、本実施形態の潤滑油分離装置７４では、この衝突の衝撃を利用した潤滑油の分離に加え、遠心分離の原理に基づく潤滑油の分離も実施されるので、潤滑油の分離能力がより一層向上する。
更に、この分離能力の向上によって本実施形態の分離管８４の長さは、従来に比して短縮化されている。この結果、潤滑油分離装置７４の製造コストの低減が可能となるし、また、分離管８４の下方、例えば、分離室８２の下部や貯油室９２からの潤滑油の巻き上げの懸念も回避され、圧縮機４の信頼性の向上にも寄与する。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記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種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、２つの冷媒噴出孔８８が形成されているが、圧縮冷媒の衝突によるエネルギを利用する限り、必ずしもこの個数に限定されるものではない。また、冷媒噴出孔の形状についても、例えば、冷媒噴出孔の中央部分を分離管等にて左右に区画すれば、１つの長穴で形成されていても良い。

更に、本発明の圧縮ユニットは、例えば上述したスクロール型、或いはピストン往復動型のいずれのタイプであっても、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスが実施可能である。また、上記実施形態では車両用空調装置に具体化された例を示しているが、本発明の圧縮機は冷房・冷凍システム全般に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る圧縮機を示した縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

符号の説明

４ スクロール型圧縮機（圧縮機）
１８ 圧縮ケーシング（ハウジング）
２２ 回転軸
４０ スクロールユニット（圧縮ユニット）
５８ 吐出室
７２ 吐出口
７４ 潤滑油分離装置
８２ 分離室
８４ 分離管
８８ 冷媒噴出孔（噴出孔）
９２ 貯油室

Claims (3)

1. 潤滑油を含む作動流体の吐出室、及び該吐出室に連なる吐出口を備えるハウジングと、
   該ハウジング内を延び、該ハウジングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸により駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮ユニットと、
   前記ハウジング内に収容され、前記吐出室と前記吐出口との間に位置付けられた分離室を備え、該分離室にて前記吐出室からの作動流体同士を衝突させ、該作動流体から前記潤滑油を分離する潤滑油分離装置と
   を具備することを特徴とする圧縮機。
2. 前記潤滑油分離装置は、前記分離室内に配置され、前記吐出口に連通する中空の分離管、及び前記分離室の下方に配置され、分離された潤滑油を蓄える貯油室を備え、
   前記分離室内にて前記吐出室からの作動流体を前記分離管の外周面にて旋回させ、該作動流体から前記潤滑油を分離することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ハウジングは、前記分離管の軸線に対して垂直方向に該軸線を跨いで形成され、前記吐出室からの作動流体を前記分離室に向けて噴出させる噴出孔を備えることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。

Images