(57)【要約】【課題】遠心分離式油分離機構において、幅広い圧縮機回転数にて高い潤滑油分離効率を確保したうえで高速域でも圧縮機の信頼性を高める潤滑油分離装置を提供する。【解決手段】分離壁に高圧室と貯油室を連通する微小な連通路が形成されるとともに、圧縮機の回転数により前記連通路を開閉することを可能とする連通路開閉板を備えるようにした。【選択図】図１
2006161775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を含む気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気流体が導かれる高圧室と、高圧室から導入されて旋回し、この旋回による遠心力により前記気流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離される分離室と、分離された潤滑油を蓄える貯油室を備え、前記高圧室と貯油室は分離壁により分離されている圧縮機であって、前記分離壁に高圧室と貯油室を連通する微小な連通路が形成されるとともに、圧縮機の回転数により前記連通路を開閉することを可能とする連通路開閉板を備えたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機は、圧縮機構摺動部を潤滑する潤滑油の一部が圧縮された流体と共に圧縮機から吐出され、冷凍・空調サイクル中を循環することとなる。流体と共に吐出される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（熱効率）が低下することは従来からよく知られている。
【０００３】
かかる事情から、システム効率の向上を図るため、圧縮機構により圧縮された流体から、そこに含まれる潤滑油を極力分離した後、該流体をシステムサイクル中に吐出するようにしている。そのような例として、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遠心分離式の分離室を設けた圧縮機が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
かかる圧縮機では、圧縮機構により圧縮され潤滑油を含む高圧の冷媒ガスを分離室へ導入する通路である高圧室と、分離室にて分離された潤滑油を貯える貯油室は、分離壁にて分離されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−９０２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に理想とする潤滑油分離効率特性は、圧縮機の回転数が中速以下においては十分な潤滑油分離効率を発揮しシステム効率を向上させることが期待される。さらに圧縮機の回転数が高速の領域においては、潤滑油の分離効率が低くても冷媒循環量が十分であるためシステムの冷房能力としては十分であることが多く、逆に意図的に潤滑油分離効率を低めサイクル中の潤滑油の循環量を高めることで圧縮機の信頼性をさらに高めることが望まれる。
【０００６】
一方、前記従来の構成では、上述の特許文献に開示されているものに限らず、圧縮機構から吐出される流体を前記分離室内に導く通路である高圧室と、分離室で分離された潤滑油を貯える貯油室は、分離壁にて分離され独立した空間となるよう構成されている。このように高圧室と貯油室を分離することにより、高圧室の冷媒の流れによる影響を貯油室に与えることは少なく、貯油室に貯えられた潤滑油は冷媒の流れで乱されること無く、安定して貯油室に留まる事が可能となる。結果的に従来の遠心分離式の分離室を設けた圧縮機では、幅広い領域にて、すなわち幅広い圧縮機回転数にて高い潤滑油分離効率を発揮することとなる。
【０００７】
よって、従来の遠心分離式の分離室を設けた圧縮機では、幅広い圧縮機回転数にて高い潤滑油分離効率を発揮し、圧縮機の回転数が高速の領域においては、必要以上に潤滑油を分離してしまい、サイクル中の潤滑油循環率（以下ＯＣＲという）は、理想とするＯＣＲに対して低くなりすぎるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、幅広い圧縮機回転数で理想的な潤滑油の分離効率に近づけること可能とした潤滑油分離機構を備えた圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、冷媒ガスを分離室に導く通路である高圧室と、分離室にて分離された潤滑油を貯える貯油室を分離壁にて分離し、前記分離壁に高圧室と貯油室を連通する微小な連通路が形成されるとともに、圧縮機の回転数により前記連通路を開閉することを可能とする連通路開閉板を備えたことを特徴としている。
【００１０】
これによって、圧縮機回転数が低速から中速の領域においては、高い潤滑油分離効率を発揮し、ＯＣＲを低く保てるように前記連通路開閉板を閉じた状態に制御し、貯油室の潤滑油は高圧室を通過する冷媒に影響されることなく、安定して貯油室に留まる事が出来る。また、圧縮機回転数が高速の領域においては、貯油室の潤滑油が高圧室を通過する冷媒に掻き乱されるように、前記連通路開閉板を開いた状態に制御し、意図的に潤滑油分離効率を悪化させ、ＯＣＲを高く保てるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧縮機は、分離壁に高圧室と貯油室を連通する微小な連通路が形成されるとともに、圧縮機の回転数により前記連通路を開閉することを可能とする連通路開閉板を備えることにより、中速以下の圧縮機回転数の領域では潤滑油分離効率を高めシステム効率を向上させ、またシステムの冷房能力は十分に確保されているような高速以上の圧縮機回転数の領域では潤滑油分離効率を意図的に低下させることで、圧縮機の信頼性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は本出願にかかる発明の一部が適用された圧縮機の縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図（作動室断面図）、図３は図１のＢ部詳細図である。
【００１４】
図に示した圧縮機は、いわゆるベーンロータリタイプの圧縮機であり、図示したように、円筒状の内壁を有するシリンダ１内に略円柱状のロータ２が配置されている。ロータ２は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位置に配置されている。ロータ２には複数のべ一ンスロット３が設けられ、それぞれのべ一ンスロット３内にはベーン４が摺動自在に挿入されている。ロータ２は回転自在に軸支された駆動軸５と一体的に形成されている。シリンダ１及びロータ２はロータ２の回転軸方向において前部側板６及び後部側板７の間に挟み込まれており、シリンダ１の両端はこれらにより閉塞されシリンダ内に流体圧縮のための作動室８が形成されている。
【００１５】
作動室８には吸入孔９及び吐出孔１０が連通し、冷媒ガス等の気流体は吸入孔９から作動室８に吸入されて圧縮された後、吐出孔１０から吐出される。吐出孔１０の出口には、例えばリード弁からなる吐出弁１１が配設されている。後部側板７の後部側には高圧ケース１２が取り付けられており、高圧ケース１２には作動室８にて圧縮された冷媒ガスに含まれるミスト状の潤滑油を分離、収集する分離室５１が設けられている。
【００１６】
作動室８にて圧縮され吐出孔１０から吐出された気流体はシリンダ１、後部側板７及び高圧ケース１２に連続して設けられた案内通路１３により案内され、分離室５１の側壁に形成された導入孔５３を介して分離室５１内に導入される。分離室５１の上部には分離室にて潤滑油が分離された冷媒ガスを排気するガス排出孔５８が開口し、分離室５１の下部には分離室にて冷媒ガスから分離、収集された潤滑油の排出される排油孔５４が開口して
いる。分離室５１からガス排出孔５８を介して排出される冷媒ガスは冷凍・空調サイクルを循環し、やがて上述した吸入孔９に帰還し、再び圧縮されてサイクルを循環する。分離室５１下部に開口した排油孔５４は高圧ケース１２及び後部側板７の相互間に形成された貯油室５２に連通する。従って、分離室にて冷媒ガスから分離、収集された潤滑油は、排油孔５４を通じて貯油室５２に貯留される。
【００１７】
貯油室５２に貯留された潤滑油は、給油通路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の外側へ付勢する働きをする。
【００１８】
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通路１８を介して行われ、給油通路１８にはベーン背圧調整装置１６を介して貯油室に貯留されている潤滑油が供給される。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冷媒ガス圧力に応じて制御する。
【００１９】
ところで、分離壁５７には微小な連通路６３が形成され、高圧室１４と貯油室５２を繋いでいる。連通路開閉板６０は分離壁５７にボルト６１にて締結され、連通路開閉板６０はバイメタルなどの材料にて作成され、周囲温度が高くなると連通路６３を閉じるように構成されている。さらに連通路を連通路開閉板で閉じる際にシ−ル性を高める為に、連通路開閉板６０にはシ−ル材６２が貼付けされている。
【００２０】
以下、上述した実施の形態にかかる圧縮機の動作について説明する。
【００２１】
車載エンジンなどの駆動源から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、これに伴い低圧の冷媒ガスが吸入孔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の冷媒ガスは吐出孔１０より吐出弁１１を押し上げて案内通路１３内に流入する。更に、高圧の冷媒ガスは導入孔５３を通り分離室５１内に導入され、分離室にて冷媒ガスに含まれる潤滑油が分離、収集される。
【００２２】
ところで、分離室５１はいわゆる遠心分離式のオイルセパレータであり、図１に示したように、互いに結合された円柱状空間部と逆円錐状空間部とから構成される。導入孔５３は分離室５１の円柱状空間部中心軸から偏心して設けられ、分離室内に導入される冷媒ガスを円柱状空間部の接線方向に導くように、すなわち、冷媒ガスを円柱状空間部の内周面４９に沿って分離室５１内に導入し得るように設けられている。したがって、分離室５１内に導入された冷媒ガスは分離室内で周方向に旋回し、旋回による遠心力の働きにより比重の大きい潤滑油が分離室内壁に接触して冷媒ガスから分離される。
【００２３】
分離された潤滑油は内周面４９に沿って下方に移動し、逆円錐状空間部により中央部に凝集される。
【００２４】
ここで、分離壁５７には微小な連通路６３が形成され、高圧室１４と貯油室５２を繋いでおり、連通路開閉板６０は分離壁５７にボルト６１にて締結され、連通路開閉板６０はバイメタルなどの材料にて作成され、周囲温度が高くなると連通路６３を閉じるように構成されているため、理想とするＯＣＲに近づけるよう制御することが可能となる。
【００２５】
圧縮機の回転数が中速以下の場合、サイクル内を循環する冷媒量は少なく、システム効率（熱交換器の効率）を高めるためにＯＣＲを低く保つ事が求められる。また、圧縮機の回転数が中速以下の場合は冷媒循環量は少なく、高圧圧力は高くなりにくいため、吐出温度も高くなることはない。よって圧縮機の信頼性の面からもＯＣＲは低くて良い領域である。この場合、高圧室１４を通過する冷媒の温度は相対的に高くなく、連通路６３を塞ぐ
ように、高圧室に設置された連通路開閉板６０のバイメタルの特性を設定する。この場合には、従来の遠心分離式の分離室を設けた圧縮機と同様の動作を示すこことなり、貯油室の潤滑油は高圧室を通過する冷媒に影響されることなく、安定して貯油室に留まる事が出来るため、高い潤滑油分離効率を発揮し、ＯＣＲを低く保つ事ができる。
【００２６】
圧縮機の回転数が高速の場合、サイクル内を循環する冷媒量は多く、システム効率（熱交換器の効率）をＯＣＲを低めることでさらに高める必要はない。また、圧縮機の回転数が高速の場合は冷媒循環量は多く、高圧圧力は高くなり易いため、吐出温度も高くなる。よって圧縮機の信頼性の面からもＯＣＲは高くすべき領域である。この場合、高圧室１４を通過する冷媒の温度は相対的に高く、連通路６３を塞ぐことのないように、高圧室に設置された連通路開閉板６０のバイメタルの特性を設定する。この場合には、従来の遠心分離式の分離室を設けた圧縮機とは異なる動作を示すこことなり、従来では貯油室の潤滑油は高圧室を通過する冷媒に影響されることなく、安定して貯油室に留まる事が出来るが、本発明では、バイメタルで形成された連通路開閉板が周囲温度により変形し、連通路を塞がない状態となり、微小な連通路により高圧室と貯油室は繋がることとなる。
【００２７】
また従来では（高圧室の圧力）≧（分離室の圧力）≧（貯油室の圧力）であった関係が、本発明では高圧室と貯油室が連通した場合には（高圧室の圧力）≒（分離室の圧力）≒（貯油室の圧力）となることで、貯油室側油面５５は相対的に低くなり、分離室側油面５６は相対的に高くなり、さらに、高速で流れる高圧室の冷媒により、貯油室に貯えられた潤滑油は掻き乱されることで、潤滑油分離効率は悪化し、ＯＣＲは高くなる。
【００２８】
よって、従来の遠心分離式潤滑油分離装置と、本発明による遠心分離式潤滑油分離装置の、圧縮機回転数とＯＣＲの関係は図４のようになる。
【００２９】
なお、上述の実施の形態では、圧縮機としてスライディングベーン型ロータリ圧縮機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にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように本発明にかかる圧縮機では、幅広い圧縮機回転数にて高い潤滑油分離効率を発揮でき、さらに高速回転での圧縮機の信頼性を確保可能となるので、家庭用空調装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本出願にかかる発明の一部が適用された実施例を示す圧縮機の縦断面図
【図２】図１に示した圧縮機のＡ−Ａ断面図（作動室断面図）
【図３】図１に示した圧縮機のＢ部詳細図
【図４】従来の遠心分離式潤滑油分離装置と、本発明による遠心分離式潤滑油分離装置の、圧縮機回転数とＯＣＲの関係を示す特性図
【符号の説明】
【００３２】
１  シリンダ
２  ロ一夕
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  吸入孔
１０  吐出孔
１１  吐出弁
１２  高圧ケース
１３  案内通路
１４  高圧室
１６  ベーン背圧調整装置
１７  ベーン背圧室
１８  給油通路
４９  内周面
５１  分離室
５２  貯油室
５３  導入孔
５４  排油孔
５５  貯油室側油面
５６  分離室側油面
５７  分離壁
５８  ガス排出孔
６０  連通路開閉板
６１  ボルト
６２  シ−ル材
６３  連通路
【図１】
2006161775.tif 000003
【図２】
2006161775.tif 000004
【図３】
2006161775.tif 000005
【図４】
2006161775.tif 000006