JP4045856B2 - 圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮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。
【0002】
【従来の技術】
このような圧縮機においては、圧縮された流体と共に圧縮機潤滑油の一部を空調装置のシステムサイクル中へ吐出してしまう。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。
【0003】
このため、特開平11−82352号公報に記載の圧縮機においては、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を設けている。
【0004】
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が形成され、分離室で分離された潤滑油を貯油室に排出する排出孔が分離室に形成されている。
【0005】
そして、分離された潤滑油が排出孔より吹き出されて直接貯油室の油面に衝突しないよう、排出孔を水平方向に向けて開口させたり、排出孔開口部に対向して排出孔から吹き出される潤滑油が衝突する衝突壁を形成したりしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、該公報記載の圧縮機においては、貯油室の油面変動を抑制するため油面に圧縮機構から吐出される流体が直接衝突するのを防止する構成を採る。このため、分離室は貯油室の油面から鉛直方向上方の離れた位置に配置されている。
【0007】
しかし、分離室を貯油室の油面から離すためには油面と貯油室の排油孔との間に空間を確保しなければならない。すると、その分、圧縮機の鉛直方向の外形寸法は大きくならざるを得なかった。
【0008】
この問題を少しでも解消するため、上記公報には、分離室を圧縮機の鉛直基準線に対し傾けることも開示されている。
【0009】
このようにすることによって、少しでも分離室の鉛直方向における寸法を小さくしているのである。しかし、上述のような従来の構成では、貯油室空間は基本的に分離室より下方の部分しか貯油スペースとして利用できず、無駄なデッドスペースが多かった。
【0010】
そこで、本発明は上述の従来の課題に鑑み、貯油室空間を有効に活用することにより、従来に比べコンパクトな圧縮機を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による圧縮機においては分離室で分離された潤滑油を貯油室に導く導油路の貯油室側開口部が貯油室内に貯えられた潤滑油の油面より鉛直方向において下方に位置した構成となっている。
【0012】
このような構成により、分離室と貯油室の間にこれらを隔てる空間はなくなり、その分、圧縮機の鉛直方向における外形寸法を縮めることができる。また、圧縮機構から吐出される流体圧力が分離室側から貯油室内の潤滑油に作用し、貯油室内の潤滑油が上方に押し上げるられる。
【0013】
このため、従来はデッドスペースになっていた貯油室内上部の空間を貯油スペースとして有効活用することが可能となる。
【0014】
更に、貯油室上部と分離室との間に、これら相互間における流体の移動を許容する連通路を設けることにより、貯油室内の潤滑油が押し上げられる際に、該連通路は貯油室上部に溜まった冷媒ガス等の気流体のガス抜き孔として働くので、貯油室上部に溜まった気流体が潤滑油の押上を妨げることを抑制できる。
【0015】
また、導油路の断面積を小さく絞ることによって、そこを流通する潤滑油の粘性抵抗により、圧縮機構から吐出される流体の圧力変動に伴う貯油室内の油面変動が抑制される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をいわゆるベーンロータリタイプの圧縮機に適用した例に基づき、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1〜3は、本発明による圧縮機の実施の形態1を示している。図示したように、この圧縮機においては、円筒内壁を有するシリンダ1に略円柱状のロータ2がその外周の一部がシリンダ1の内壁と微少隙間を形成するように回転自在に収容されている。
【0018】
ロータ2には複数のベーンスロット3が等間隔に設けられており、ベーンスロット3内には、摺動自在にベーン4がそれぞれ挿入されている。ロータ2はこれと一体的に形成された駆動軸5が回転駆動されることにより回転する。
【0019】
シリンダ1の両端開口部はそれぞれ前部側板6及び後部側板7により閉塞され、シリンダ1内部に作動室8が形成される。作動室8には吸入口9及び吐出口10が連通し、吐出口10は高圧通路13に接続され、吐出口10と高圧通路13との間には吐出弁11が配設されている。後部側板7には高圧ケース12が取り付けられており、高圧ケース12内には高圧室14、分離室51及び貯油室52が形成されている。
【0020】
高圧室14は導入孔53を介して分離室51と連通している。分離室51は、圧縮された高圧流体に含まれる潤滑油を分離するために設けられている。分離室51は分離室51と貯油室52とを隔てる隔壁に設けられた導油路50を介して貯油室52と連通する。
【0021】
貯油室52に貯められた潤滑油は給油路18を介して圧縮機構を構成するロータ2、ベーン4、シリンダ1内壁等に供給され、各部を潤滑すると共に、ベーン背圧室17に供給され、その圧力によりベーン4をロータ2の外側へ押し出す働きをする。
【0022】
潤滑油の給油は貯油室52から圧縮機構に潤滑油を供給する給油路18を介して行われ、給油路18の途中には、ベーン背圧調整装置16が設けられている。ベーン背圧調整装置16は圧縮機構へ供給する潤滑油の給油圧力や給油量を圧縮機構周辺の流体(冷媒)圧力に応じて制御する。
【0023】
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、図2において時計方向に回転すると、これに伴い低圧流体(冷媒)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に吐出され、高圧室14内に流入する。
【0024】
更に、高圧流体は導入孔53から分離室51に流入し、分離室51で高圧流体に含まれる潤滑油が分離される。
【0025】
ところで、分離室51は、いわゆる遠心分離式オイルセパレータと称される構造を有している。具体的には、分離室51内に円筒状の排気管56が略鉛直方向に配設され、排気管56の外周にこれと同心円状の円筒空間が設けられている。
【0026】
そして、この円筒空間に高圧流体を導く導入孔53は、この円筒空間の接線方向に高圧流体を導くように、すなわち、円筒空間の外周面(円筒空間を形成する高圧ケース12の円筒状部の内周面)49に沿って圧縮流体が吐出されるように形成されていることが望ましい。
【0027】
円筒空間内で高圧流体をより円滑に旋回させるためである。高圧流体は円筒空間を旋回しつつ排気管56の下端開口部まで下降し、この下端開口部から排気管56内を通ってガス排出口58より圧縮機外に吐出される。
【0028】
高圧流体に含まれる潤滑油は円筒空間を旋回中に遠心力により円筒空間の外周面(円筒空間を形成する高圧ケース12の円筒状部の内周面)49に接触し冷媒ガスから分離される。分離された潤滑油は内周面49に沿って下方に移動する。本実施形態1では、円筒空間下部にこれに結合して略逆円錐状の空間が形成されており、分離室51は主にこの略逆円錐状の空間と上述の円筒空間とから構成される。
【0029】
分離室51の下端部には分離された潤滑油を貯油室52に導く導油路50が形成されている。
【0030】
導油路50は、図1に示したように、鉛直下方に向かって形成されており、導油路50の貯油室側開口部54は貯油室52に貯まった潤滑油の油面より鉛直方向において下方の潤滑油中で開口している。このため、本発明の実施形態1においては、多かれ少なかれ分離室51下部もしくは導油路50にも分離された潤滑油が貯油されることになる。
【0031】
導油路50の貯油室側開口部54が貯油室52内の潤滑油面より下方の潤滑油中で開口するようにするためには、潤滑油の当初の注入量を予め調整しておくことも必要となる。
【0032】
また、貯油室52に貯められた潤滑油は、上述したように、ベーン背圧調整装置16を介して圧縮機構のベーン背圧室17に供給されるが、潤滑油を貯油室52から圧縮機構に給油する給油路18の貯油室側開口部55と分離室51からの導油路50の貯油室側開口部54との鉛直方向における相対的な高さ位置は、同一高さ位置にあるか給油路18の貯油室側開口部55の方が高い位置にあることが望ましい。
【0033】
このようにすることにより、導油路50の貯油室側開口部54を常に貯油室52内の潤滑油中で開口させることが可能となる。
【0034】
本発明による圧縮機の場合、圧縮機構により吐出された高圧流体の圧力が分離室51から貯油室52内の潤滑油面を押し上げるように作用する。しかし、貯油室52内の潤滑油が押し上げられる際に、貯油室52上部に溜まった気流体が潤滑油の押上を妨げることが考えられる。
【0035】
そこで、本発明の実施形態1おいては、貯油室52内上部と分離室51との間に、これら相互間の流体移動を許容する連通路57を設けている。連通路57は貯油室52上部に溜まった冷媒ガス等の気流体のガス抜き孔として働くので、貯油室52の潤滑油の押し上げは円滑に行われるようになる。
【0036】
なお、連通路57は分離室51に高圧流体を導く導入孔53と同様に、分離室51の円筒空間外周面(円筒空間を形成する高圧ケース12の円筒状部の内周面)49に沿って貯油室52から分離室51へ流体を導くよう形成されることが望ましい。
【0037】
このようにすることにより、連通路57に負圧が生ずるので、貯油室52上部から分離室51への流体の移動が円滑になるからである。生じる負圧が大きい場合は、貯油室52内の油面上昇が促進される。
【0038】
また、何らかの要因により、貯油室52内の潤滑油が連通路57に達した場合、潤滑油は連通路57を介して分離室51に達するが、分離室51に達すると直ぐに分離室51の円筒空間外周面(円筒空間を形成する高圧ケース12の円筒状部の内周面)49に沿って移動することになり、やがて貯油室52に回収されるからである。
【0039】
なお、本発明の実施の形態1においては、図からも明らかなように、導油路50の断面積は前後の分離室51および貯油室52の断面積より小さくなっており、導油路50全体が潤滑油の流動抵抗を生じる絞り部となっている。
【0040】
絞り部の断面積及び長さ寸法は、用いられる潤滑油の粘度に応じて適当な大きさとすることが好ましい。このようにすることにより、導油路50を流通する潤滑油の粘性抵抗を利用して、圧縮機構から吐出される高圧流体の圧力変動の影響によって貯油室52あるいは分離室51下部に溜まった潤滑油の油面が激しく変動するのを抑制できる。
【0041】
なお、油面変動が抑制される結果、貯油室52から圧縮機構への給油路18の吸油口55の位置より、油面が低下することがなくなり、圧縮機構へ安定的に潤滑油を供給することが可能となる。
【0042】
以上のように構成した圧縮機によれば、導油路50の貯油室側開口部54を貯油室52内に溜まっている潤滑油中で開口させているため、従来のように分離室51と貯油室52との相互間に空間を確保する必要がなくなると共に、従来デッドスペースとなっていた貯油室52の上部空間を貯油スペースとして有効活用できるようになる。このため、従来の圧縮機よりも小型の圧縮機を提供することが可能となる。
【0043】
(実施の形態2)
本実施の形態では、図4に示すように、実施形態1に比べて分離室51下部を短くすると共に分離室51下部にパイプ59の一端を接続し、パイプ59の他端を貯油室52の潤滑油面より鉛直方向において下方の潤滑油中で開口させるようにしたものであり、それ以外の点は実施形態1と同様であるので、その説明は省略する。
【0044】
この実施形態2においても実施形態1と同様な効果が得られる。特にこの構成はパイプ59を曲げ加工することにより、潤滑油中の任意の位置でパイプ59を開口させることができ、圧縮機構成のレイアウトの自由度が向上する。なおパイプ59は管体であれば良く、形状、材質は特に限定されない。
【0045】
この実施の形態2においても、パイプ59の断面積が前後の分離室51および貯油室52の断面積より小さくなっており、パイプ59全体が潤滑油の流動抵抗を大きくする絞り部となっており、パイプ59全体が絞り部として機能することになる。
【0046】
(実施の形態3)
実施の形態1では、分離室51の下部空間形状は滑らかな略逆円錐状とされている。これに対し、本実施の形態では、図5に示したように、分離室51の下部空間形状を段階的に先細りとなる段付き形状とした。その他の部分は実施形態1と同様であるので、その説明は省略する。
【0047】
この実施の形態3の場合においても実施形態1の場合と同様の効果が得られる。
【0048】
なお、上述の実施形態1〜3では、圧縮機構としてスライディングベーン型ロータリ圧縮機構を例に採り説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローリングピストン型、スクロール型等その他の圧縮機構の採用も可能である。
【0049】
また、潤滑油の分離機構として、いわゆる旋回式のものを例にとり説明したが、潤滑油の分離機構として衝突式や濾過式等の他の分離機構を採用することも可能である。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧縮機においては分離室で分離された潤滑油を貯油室に導く導油路の貯油室側開口部が貯油室内に貯えられた潤滑油面より鉛直方向において下方に位置しているので、分離室と貯油室の間にこれらを隔てる空間は無くなり、その分、圧縮機の鉛直方向における外形寸法を縮めることができる。
【0051】
また、圧縮機構から吐出される流体圧力が分離室側から貯油室内の潤滑油に作用し、貯油室内の潤滑油を上方に押し上げるため、従来はデッドスペースになっていた貯油室内上部の空間を貯油スペースとして有効活用することが可能となる。この結果、従来よりも小型の圧縮機を提供できるようになる。
【0052】
更に、貯油室上部と分離室との間に、これら相互間における流体の移動を許容する連通路を設けたので、貯油室内の潤滑油が押し上げられる際に、該連通路は貯油室上部に溜まった冷媒ガス等の気流体のガス抜き孔として機能する。
【0053】
従って、貯油室上部に溜まった気流体が潤滑油面の上昇を妨げることが抑制され、潤滑油面が円滑に上昇するようになり、従来はデッドスペースになっていた貯油室内上部の空間を貯油スペースとして有効活用することが可能となる。
【0054】
また、導油路の少なくとも一部において、その断面積を小さく絞ることによって、そこを流通する潤滑油の流動抵抗により、圧縮機構から吐出される流体の圧力変動に伴う貯油室内の油面変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1を示す圧縮機の横断面図
【図2】同圧縮機の作動室A−A断面図
【図3】同高圧ケースを作動室側から見た図
【図4】本発明の実施の形態2を示す高圧ケースの断面図
【図5】本発明の実施の形態3を示す高圧ケースの断面図
【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
16 ベーン背圧付与装置
17 ベーン背圧室
18 給油路
50 導油路
51 分離室
52 貯油室
53 導入孔
54 貯油室側開口部(導油路)
55 貯油室側開口部(給油路)
56 排気管
57 連通路
58 ガス排出口
59 パイプ
Claims (4)
- 潤滑油を含む流体を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構により圧縮された前記流体が導かれる高圧室と、前記高圧室から導入孔によって導かれた流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が遠心分離式オイルセパレータにより分離される分離室と、前記分離室にて前記流体から分離された潤滑油が貯えられる貯油室とを備える圧縮機であって、前記分離室と前記貯油室の相互間にはこれらを互いに連通し前記分離室にて分離された潤滑油を前記貯油室に導く導油路が形成され、前記導油路の前記貯油室側開口部は前記貯油室内に貯えられた潤滑油の油面より鉛直方向において下方に位置していることを特徴とする圧縮機。
- 貯油室内上部と前記分離室との間には、これら相互間の流体移動を許容する連通路が設けられていることを特徴とする請求項1記載の圧縮機。
- 導油路の断面積は分離室の断面積より小さいことを特徴とする請求項1または2記載の圧縮機。
- 貯油室には、貯えられている潤滑油を圧縮機構に供給する給油路が連通しており、前記給油路の貯油室側開口部は鉛直方向において導油路の貯油室側開口部と同一高さ若しくはそれより上方の位置に開口していることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の圧縮機。
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