JP4045856B2

JP4045856B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP4045856B2
Application number: JP2002135153A
Authority: JP
Inventors: 武史川田; 健司渡邊; 信直土田; 賢治奥園
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: JP2003090286A

Description

【０００１】
【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

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。