JP4754847B2 - 圧縮機 - Google Patents
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Description
本発明による圧縮機は、内部に空間を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた流体を圧縮する圧縮機構と、前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機構から吐出された流体に混入した潤滑油を該流体から分離する油分離室と、前記油分離室により分離された潤滑油を貯留する油溜まり室と、前記油溜まり室と前記空間とを連通する連通路とを備えた圧縮機であって、前記連通路に絞り部が設けられており、前記絞り部は、前記連通路の下流端に設けられ、前記潤滑油の流れを加速する加速部とされ、前記連通路の出口側に形成された開口と対向する位置に、前記連通路の出口から噴出した油を受ける受け部が設けられているとともに、前記受け部は、その下端が前記開口の下端よりも下方に位置するとともに、その上端に行くに従い前記開口からしだいに離隔するようにして傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする。
このような圧縮機によれば、連通路を通過する潤滑油は、連通路に設けられた絞り部を通過する際に加速され、連通路の出口側に形成された開口から空間内に向かって勢いよく噴出することになる。
また、このような圧縮機によれば、連通路を通過する潤滑油は、連通路の下流端に設けられた絞り部を通過する際に加速され、加速された状態で連通路の出口側に形成された開口から空間内に向かって勢いよく噴出することになる。
さらに、このような圧縮機によれば、連通路の出口側に形成された開口から空間内に向かって勢いよく噴出した潤滑油は、受け部に向かって飛んでいくとともに、受け部に衝突して(当たって)周囲に跳ね返る(飛散する)ことになる。
さらにまた、このような圧縮機によれば、連通路の出口側に形成された開口から空間内に向かって勢いよく噴出した潤滑油は、受け部の傾斜面に向かって飛んでいくとともに、この傾斜面で反射させられ、空間内に配置された、例えばバランスウェイトや旋回スクロールによって攪拌され(掻き上げられ)た後、空間の吸入室側に配置された軸受、偏心ブッシュ、その他摺動部に供給されることになる。
このようなスクロール型圧縮機によれば、絞り部によって圧力を調整された油が開口から噴出した後は受け部に供給され、ひいては駆動部に供給される。
また、このようなスクロール型圧縮機によれば、傾斜面により噴出により飛翔してきた油が駆動部側にはねるので、より確実に駆動部に供給できる。
このようなスクロール型圧縮機によれば、減圧された油を高圧側絞り部と低圧側絞り部との間に保持することができるため、油切れを生じさせることなく低圧側絞り部の開口から油を噴出させることができる。
A2≦C2・(π2ΔP2/(8192μ2g))・(D8/l2)・(h/L2))
(ここで、Cは流量係数、ΔPは差圧、μは潤滑油の実粘度、gは重力加速度、Dは高圧側絞り部の絞りの水力直径、lは高圧側絞り部の絞りの長さ、hはヘッド差(開口の中心と受け部の底面との垂直距離)、Lは距離(受け部の端面と開口との水平距離)である)
を満たす構成とすることが好適である。
このようなスクロール型圧縮機によれば、連通路を設ける位置にかかわらず、低圧側絞り部の面積を定めることにより、確実に開口から噴出した油が受け部に到達する圧縮機を提供できる。
d4≦C2・(ΔP2/(512μ2g))・(D8/l2)・(h/L2))
(ここで、Cは流量係数、ΔPは差圧、μは潤滑油の実粘度、gは重力加速度、Dは高圧側絞り部の絞りの水力直径、lは高圧側絞り部の絞りの長さ、hはヘッド差(開口の中心と受け部の底面との垂直距離)、Lは距離(受け部の端面と開口との水平距離)である)
を満たす構成とすることが好適である。
このようなスクロール型圧縮機によれば、連通路を設ける位置にかかわらず、低圧側絞り部の内径を定めることにより、確実に油を受け部に到達させることができる。
図1に示すように、本実施形態によるスクロール型圧縮機10は、内部に密閉空間mを有するハウジング11と、このハウジング11内に配置され、密閉空間m内に取り込まれた冷媒ガス(流体)を圧縮するスクロール圧縮機構12と、このスクロール圧縮機構12を駆動する回転軸13と、このスクロール圧縮機構12を公転駆動する駆動部を主たる要素として構成されたものである。
なお、油分離室は、遠心分離型など油分離機能を有し、分離した油を油溜まり室18に導出するものであればよい
固定スクロール21は、固定端板21aとその内面に立設された渦巻状壁体21bとを備え、固定端板21aの中央部には、吐出ポート21cが形成されている。この吐出ポート21cは、ボルト(図示せず)を介して固定端板21aの後側表面(背面)に取り付けられた吐出弁(図示せず)により開閉される。
固定スクロール21の下端部には、油貯め室18の底部と密閉空間mの吸入側底部とを連通する連通路(潤滑油経路)23が形成されており、この連通路23の上流側端部内には、上流側からフィルタ24および流量調整用の螺旋ピン25が配置されている。連通路23および螺旋ピン25については、後でさらに詳しく説明することにする。
また、旋回スクロール22とフロントハウジング14との間には、オルダムリング(自転防止機構)33が設けられており、回転軸13を回転させたときに、旋回スクロール22が偏心ブッシュ31回りに自転しないようになっている。したがって、回転軸13を回転させたとき、旋回スクロール22は自転せず公転旋回運動のみを行うようになっている。また、偏心ブッシュ31にはバランスウェイト34が設けられており、旋回スクロール22の公転に伴う遠心力を相殺するようになっている。
なお、エンジンや電動モータ等からの駆動力は、図示しない電磁クラッチを介して、回転軸13へ伝達されたりされなかったりするようになっている。
また、符号37は、固定スクロール21およびリアハウジング15間の接合部分をシールして、密閉空間mの密閉状態を保つ一本のOリングである。
したがって、本実施形態では、冷媒圧力の観点からするとスクロール型圧縮機10内部において吐出ポート21cや油溜まり室18などを備える側が高圧側となり吸入ポートや第1軸受35などを備える側が低圧側となる。
連通路23は、スクロール型圧縮機10内の高圧側に設けられた油溜まり室18と低圧側とを連通させるものであり、さらには、螺旋ピン25の外径と略同じ内径を有する大径部23aと、この大径部23aの内径よりも小さい内径を有する小径部(絞り部)23bとを備えてなり、これら大径部23aおよび小径部(上流側よりも径が縮小された縮径部)23bは、上流側(油溜まり室18の側)から大径部23a、小径部23bの順に形成されている。
螺旋ピン25は、概略円筒形状を有する部材であり、両先端部にはテーパ部25aが形成されているとともに、これらテーパ部25aを除く本体部25bの側面には螺旋状の溝(以下、「螺旋溝」という)25cが切られている。この螺旋ピン25は、大径部23a内の上流側(油溜まり室18の側)に配置されている。フィルタ24を通過した潤滑油は、螺旋溝25cを通って螺旋ピン25の下流側に位置する大径部23a内に一旦流出した後、小径部23bを通って密閉空間mの吸入側底部に流出(噴出)させられるようになっている。
より詳細には、主たる目的を高圧側から低圧側に油を戻すための圧力・流量調整部としての高圧側絞り部を前述した螺旋溝により形成し、一方で、連通路23から油を噴出させる圧力・流量調整部としての低圧側絞り部を前述した小径部23bにより形成する。このため、本実施形態では、高圧側絞り部の流路抵抗が前記低圧側絞り部の流路抵抗よりも大きくし、適切な圧力状態の油を高圧側から低圧側に確実に供給している。
Q=C・(πD4ΔP/128μl)・・・・・・(1)
であらわされる。
ここで、Cは流量係数、Dは高圧側絞り部の水力直径、ΔPは高圧と低圧の差圧、μは油の実粘度、lは高圧側絞り部の絞りの長さである。
また開口23cと受け部38の位置的相関より、開口23cから噴出される油は、ヘッド差hと距離Lを超えて受け口に到達するために、低圧側絞り部の断面積をAとした場合、下記の条件式を満たす必要がある。
A2≦(2Q2/g)・(h/L2)
ここでQは(1)式より得られる流量、gは重力加速度である。
結果、(1)、(2)式より下式が導かれる。
A2≦C2・(π2ΔP2/(8192μ2g))・(D8/l2)・(h/L2))・・(3)
ここで、Cは流量係数、ΔPは差圧、μは潤滑油の実粘度、gは重力加速度、Dは高圧側絞り部の水力直径、lは高圧側絞り部の長さ、hはヘッド差、Lは距離である。
(3)式より例えば、低圧側絞り部の絞りが円形断面である場合、
d4≦C2・(ΔP2/(512μ2g))・(D8/l2)・(h/L2))・・・・(4)
となるようなdに設定するのがよい。
なお、開口23cを通過する潤滑油の流量はハーゲン−ポアズーユ(Hagen-Poiseuille)の式((1)式)から求めた2948.66(mm3/s)としている。
また、本願実施例では、連通路中の大径部23aについて、上記のような旋回スクロールが開口23cを閉塞しているときにも、高圧側から25cを経由した油が大径部23aに貯油され、旋回スクロールが開口23cを開放した時に、より大量の油を噴出することが可能となっている。
また、バランスウェイト34や旋回スクロール30によって攪拌された(掻き上げられた)潤滑油の一部は、圧縮前の冷媒ガス中に混入させられ、これにより、圧縮機構12の潤滑および密閉空間mのシールが行われるようになっている。
なお、本願実施形態では、高圧側絞り部として、螺旋状溝が設置されている螺旋ピンの場合について説明したが、当然ながらキャピラリチューブや、単なる細孔であってもよい。
また、上述したスクロール型圧縮機は、上述したような車載用のものだけでなく、定置用のものとすることもできる。
さらに、圧縮機としては上述したようなスクロール型圧縮機に限定されるものではなく、斜板式圧縮機や往復動式圧縮機等とすることもできる。
さらにまた、圧縮機としては上述したような横置き型のものに限定されるものではなく、縦置き型のものであっても良い。
11 ハウジング
12 スクロール圧縮機構
14 フロントハウジング
15 リアハウジング
17 油分離室と、
18 油溜まり室と、
23 連通路
23b 小径部(絞り部)
23c 開口
38 受け部
m 密閉空間
Claims (5)
- 内部に空間を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記空間内に取り込まれた流体を圧縮する圧縮機構と、
前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機構から吐出された流体に混入した潤滑油を該流体から分離する油分離室と、
前記油分離室により分離された潤滑油を貯留する油溜まり室と、
前記油溜まり室と前記空間とを連通する連通路とを備えた圧縮機であって、
前記連通路に絞り部が設けられており、
前記絞り部は、前記連通路の下流端に設けられ、前記潤滑油の流れを加速する加速部とされ、
前記連通路の出口側に形成された開口と対向する位置に、前記連通路の出口から噴出した油を受ける受け部が設けられているとともに、
前記受け部は、その下端が前記開口の下端よりも下方に位置するとともに、その上端に行くに従い前記開口からしだいに離隔するようにして傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする圧縮機。 - 固定スクロールと、旋回スクロールと、前記旋回スクロールを駆動する駆動部と、前記駆動部を収める駆動部空間を形成するハウジングと、を有するスクロール型圧縮機において、
当該スクロール型圧縮機内の高圧側に設けられた油貯留部と低圧側とを連通させるとともに、絞り部を有する連通路を備え、
前記連通路の低圧側開口から噴出した油を受ける受け部を前記ハウジングの前記開口部と対向する位置に設け、当該受け部を前記駆動部空間と連通させ、
前記受け部は、その下端が前記開口の下端よりも下方に位置するとともに、その上端に行くに従い前記開口からしだいに離隔するようにして傾斜する傾斜面を有することを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 前記連通路は前記開口を有する低圧側絞り部と、当該低圧側絞り部よりも高圧側に位置する高圧側絞り部とを備え、
当該高圧側絞り部の流路抵抗が前記低圧側絞り部の流路抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載のスクロール型圧縮機。 - 前記低圧側絞り部の断面積Aは、
A2≦C2・(π2ΔP2/(8192μ2g))・(D8/l2)・(h/L2))
(ここで、Cは流量係数、ΔPは差圧、μは潤滑油の実粘度、gは重力加速度、Dは高圧側絞り部の絞りの水力直径、lは高圧側絞り部の絞りの長さ、hはヘッド差(開口の中心と受け部の底面との垂直距離)、Lは距離(受け部の端面と開口との水平距離)である)
を満たすことを特徴とする請求項3に記載のスクロール型圧縮機。 - 前記低圧側絞り部は円形断面をなすように設けられるものであって、
当該円形断面の内径dは、
d4≦C2・(ΔP2/(512μ2g))・(D8/l2)・(h/L2))
(ここで、Cは流量係数、ΔPは差圧、μは潤滑油の実粘度、gは重力加速度、Dは高圧側絞り部の絞りの水力直径、lは高圧側絞り部の絞りの長さ、hはヘッド差(開口の中心と受け部の底面との垂直距離)、Lは距離(受け部の端面と開口との水平距離)である)
を満たすことを特徴とする請求項3に記載のスクロール型圧縮機。
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