(57)【要約】【課題】高圧室の容積を広く取ることによりマフラー効果を高めた圧縮機において、潤滑油の分離の効果を高めるため、導入孔を高い位置に配すると潤滑油が吐出されずに高圧室下部に滞留し、必要潤滑油の封入量を多くする必要があり、また滞留した潤滑油によって高圧室の実質容積が減りマフラー効果も低減するという課題を有していた。【解決手段】高圧室１４の下部に開閉弁６０を有する連通路５９を配設することにより、高圧室１４下部の潤滑油を分離室５１に流入させることが可能となり、高圧室１４下部に潤滑油が滞留することを防止出来る。【選択図】図１
2006118366.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前記気流体が導かれる高圧室と、前記気流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が旋回流により遠心分離する分離室と、前記高圧室の上部より前記分離室に前記気流体を導く導入孔と、前記分離室にて前記気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において、前記高圧室の下部と前記分離室とを連通する連通路を設け、前記連通路は、前記導入孔からの流れによる旋回流と同一方向になるよう、前記分離室の円周内壁面の接線方向に向けて開口し、かつ、前記高圧室と前記通路の分離室側開口部との圧力差により開閉する開閉弁を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
開閉弁は、圧縮ばねと球体で高圧室より分離室側開口部の圧力が低い時に閉となるように連通路に構成され、前記球体を保持する通路は前記球体が圧力差により閉方向に移動するに従い通路断面積が小さくなるようにテーパ状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
連通路の開閉弁から分離室までの通路断面積は、導入孔の開口面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
【請求項４】
開閉弁は圧縮ばねと球体で連通路に構成され、前記球体を保持する通路は前記球体が圧力差により閉方向に移動するに従い通路断面積が小さくなるようにテーパ状に構成され、かつ、前記連通路の前記開閉弁から分離室までの通路断面積は導入孔の開口面積より小さく、かつ、テーパ状の前記通路における所定の圧縮機回転数時の前記球体の位置により決定される通路面積に設定したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【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供される圧縮機等の油分離に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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エアコンサイクル中へ吐出してしまう。流体と共に吐出される潤滑油が多く吐出されるほど熱交換器壁面に潤滑油が付着し、熱交換効率の低下や、配管壁面に潤滑油が付着し圧力損失が増加し、エアコンシステム効率が低下する。
【０００３】
このため、空調装置のエアコン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（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の圧縮機においては、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。そして、貯油室には、排出孔から吹き出す潤滑油を衝突させ、排出孔から吹き出す潤滑油が、貯油室内の油面に直接衝突することを防止する衝突壁が形成されている。これにより、排出孔から吹き出した潤滑油は、先ず、衝突壁に衝突させることによって、貯油室内の油面に直接衝突することを防止している。したがって、油面が変動することを抑制することができるので、潤滑油が貯油室から分離室に逆流してしまうことを防止している。
【特許文献１】特開平１１−８２３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
該公報記載の圧縮機においては、高圧室の容積を広く取ることによりマフラー効果となり吐出脈動低減が可能となる。しかしながら、分離の効果を高めるため、高圧室と分離室とを連通する導入孔を高い位置に配し前記導入孔と排出孔の距離を取る必要がある。前記導入孔を高い位置に配すると、圧縮機の低速回転時に高圧室内に吐き出される流体の流速が遅くなり、高圧室の内部で分離した潤滑油がかき乱されず、高圧室下部に滞留したまま吐出されない。高圧室下部に潤滑油が滞留（概ね１０〜２０ｃｃ）すると滞留した潤滑油によって高圧室の実質容積が減りマフラー効果も低減する。また、エアコンサイクル上必要な潤滑油の一部が滞留するため耐久性に必要な潤滑油量が不足する可能性があり潤滑油の封入量を必要以上に多くする必要があるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、導入孔を高い位置に配しても、圧縮機の低速回転時に高圧室内に潤滑油が滞留しない構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、高圧室の下部と分離室とを連通路で連通し、前記連通路内に、前記高圧室と前記分離室側開口部との圧力差が小さい時には開となるよう設定された開閉弁を設けたものである。
【０００８】
これによって、圧縮機の低速回転時には分離室内の旋回流の流速が小さく、連通路の分離室側開口部に発生する旋回流による負圧が小さいため、開閉弁は開となり、高圧室下部に滞留した潤滑油は前記連通路より分離室に流入させることができ、高圧室下部に潤滑油
が滞留しない構成が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧縮機は、高圧室内に潤滑油が滞留しない構成となるため、高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。また、潤滑油の封入量を必要以上に増加させることがなくなる。従って、高圧室を大型化する必要がなく、圧縮機の小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、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前記気流体が導かれる高圧室と、前記気流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が旋回流により遠心分離する分離室と、前記高圧室の上部より前記分離室に前記気流体を導く導入孔と、前記分離室にて前記気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において、前記導入孔からの流れによる旋回流と同一方向になるよう、前記分離室の円周内壁面の接線方向に向けて開口した前記高圧室の下部と前記分離室を連通する連通路と、前記通路内に前記高圧室と前記通路の分離室側開口部の圧力差により開閉する弁機構を設けたことにより、圧縮機の低速回転時には、分離室内の旋回流の流速が小さく連通路の分離室側開口部に発生する旋回流による負圧が小さいため、開閉弁は開となり、高圧室下部に滞留した潤滑油が分離室内に流入し、高圧室に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明の開閉弁を圧縮ばねと球体で高圧室より分離室側開口部の圧力が低い時に閉となるように連通路に構成し、球体を保持する通路は球体が圧力差により閉方向に移動するに従い通路面積が小さくなるようにテーパ状に構成することにより、潤滑油が高圧室下部に滞留しやすい圧縮機の低速回転時は、分離室内の旋回流の流速が小さく連通路の分離室側開口部に発生する旋回流による負圧が小さいため、開閉弁の通路面積は大となり、高圧室下部の滞留した潤滑油を効率よく排出することができる。
【００１２】
さらに、圧縮機の回転数上昇に従い、高圧室下部に滞留する潤滑油量減少にあわせ、分離室内の旋回流の流速が上昇により連通路の分離室側開口部に発生する旋回流による負圧の上昇で、球体が閉方向に移動し、通路面積を小さくし、高圧室下部に滞留する潤滑油の排出量を減少させることができる。さらに、高圧室下部に滞留した潤滑油が分離室内に流入し、高圧室に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。
【００１３】
第３の発明は、連通路の開閉弁から分離室までの通路面積を導入孔の開口面積より小さくしたことにより、流通抵抗を大きくして連通路からの潤滑油の滞留を越えての気流体の流入を防止し、潤滑油の分離が必要な流体は、分離室における排出孔までの距離の長い導入孔から優先的に導き、分離室における潤滑油の分離効率の向上を図ることができる。さらに、高圧室下部に滞留した潤滑油が分離室内に流入し、高圧室に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。
【００１４】
第４の発明は、特に第１の発明において、開閉弁を圧縮ばねと球体で高圧室より分離室側開口部の圧力が低い時に閉となるように連通路に構成し、球体を保持する通路は球体が圧力差により閉方向に移動するに従い通路面積が小さくなるようにテーパ状に構成し、かつ、連通路の開閉弁から分離室までの通路面積を前記導入孔の開口面積より小さく、かつ、テーパ状の通路における所定の圧縮機回転数時の球体の位置により決定される通路面積
に設定することにより、潤滑油の高圧室下部への滞留量の変化が小さい圧縮機の低速回転域での回転数範囲では、分離室の旋回流により連通路の分離室側開口部に発生する旋回流による負圧は小さいため、球体の移動量は小さく、球体部の通路面積は大きいため、開閉弁から分離室までの通路面積により高圧室下部に滞留する潤滑油の排出量を規制でき、安定した潤滑油の排出量が確保できる。
【００１５】
また、所定の回転数以上では、高圧室下部に滞留する潤滑油量減少にあわせ、分離室内の旋回流の流速が上昇により連通路の分離室側開口部に発生する旋回流による負圧の上昇で、球体が閉方向に移動し、連通路の開閉弁から分離室までの通路面積より、球体部の通路面積を小さくし、高圧室下部に滞留する潤滑油の排出量を減少させることができる。さらに、高圧室下部に滞留した潤滑油が分離室内に流入し、高圧室に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。
【００１６】
以下、本発明の形態について、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この発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施例１の圧縮機の断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図で作動室の断面図を示し、図３は図１のＢ矢視図で圧縮機作動室側から見た高圧ケースの図である。
【００１８】
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。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。高圧室１４の上部には分離室５１に連通させるように導入孔５３が配設されており、高圧室１４の下部には分離室５１に連通させるように連通路５９および開閉弁６０が配設されている。
【００２０】
分離室５１は、圧縮された高圧流体にふくまれる潤滑油を遠心分離するために設けられている。分離室５１は導油路５０を介して貯油室５２と連通している。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。
【００２１】
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。
【００２２】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作及び作用を説明する。
【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。高圧脈動低減のためにマフラー効果を行なうため高圧室１４は容積を確保されており、圧縮機の低速回転時には高圧室１４に流入した高圧流体が、高圧室内面に衝突し、一部潤滑油が分離し高圧室１４下部に滞留する。高圧室１４の高圧流体は導入孔５３から分離室５１に流入する。
【００２４】
分離室５１では高圧流体に含まれる潤滑油が遠心分離され、分離室５１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。導油路５０は、図１に示したように、分離室５１の中心軸線と略平行線上で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下方の潤滑油中で開口している。
【００２５】
また、分離された潤滑油の自重を利用するといった技術的思想の基に、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再導入孔５７を設けることにより、貯油室５２上部に貯まった冷媒ガス等の気体流を分離室に移動させ、分離室内の油面を、貯油室の油面に対して、鉛直方向に同等か、少し下方向になるように作用させている。
【００２６】
高圧室１４の下部には分離室５１を連通している開閉弁６０を有する連通路５９が配設されている。連通路５９からの流れは導入孔５３からの流れによる旋回流と同一方向になるよう分離室５１の円周内壁面の接線方向に開口しており、導入孔５３からの流れによる旋回流による負圧が連通路５９開口部に作用している。
【００２７】
圧縮機の低速回転時は、分離室５１内の導入孔５３からの流れによる連通路５９開口部に作用する負圧より開閉弁６０の圧縮ばね６０ｃの設定圧が大きく設定されているため開閉弁６０は開となり、高圧室１４下部に滞留している潤滑油は連通路５９に作用する負圧により吸引されて分離室５１に排出することができる。これにより、高圧室１４に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室１４の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動の低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。
【００２８】
また、連通路５９の通路断面積は導入孔５３の開口面積より小さく形成されており、高圧室１４から分離室５１への流れにおいて、流通抵抗を大きくして連通路５９からの潤滑油の滞留を越えての気流体の流入を防止し、潤滑油の分離が必要な流体は、分離室５１における導油路５０までの距離の長い導入孔５３から優先的に導き、分離室５１での潤滑油の分離効率の向上を図ることができる。さらに、高圧室１４下部に滞留した潤滑油が分離室５１内に流入し、高圧室１４に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室１４の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。このとき、連通路５９の断面積は導入孔５３の開口面積の１０％〜４０％が望ましい。
【００２９】
また、高圧室１４下部に滞留している潤滑油は圧縮機の回転数上昇に伴い、高圧室１４内に吐き出される流体の流速が上昇し、高圧室１４の内部で分離した潤滑油がかき乱され、高圧室１４下部に滞留する潤滑油が減少する。開閉弁６０の圧縮ばね６０ｃの設定圧は所定回転数時に、分離室５１内の導入孔５３からの流れによる連通路５９開口部に作用する負圧で球体６０ｂが移動し、テーパ状の通路６０ａと球体６０ｂにより構成される通路断面積が連通路５９と同一面積となるよう設定されている。
【００３０】
これにより、所定回転数より回転数が上昇するにしたがい、分離室５１内の導入孔５３からの流れが速くなり連通路５９開口部に作用する負圧が大きくなり、テーパ状の通路６０ａ内を球体６０ｂがさらに移動し、テーパ状の通路６０ａと球体６０ｂにより構成され
る通路断面積を連通路５９の面積より小さくなることにより、高圧室１４下部に滞留した潤滑油量の減少に合せ、連通路５９からの潤滑油の排出量を減少させることができるので、連通路５９から分離室５１内にオイル分離が必要な気流体の侵入を抑制し、分離室５１の分離効率を低下を抑制することができる。また、高圧室下部に滞留した潤滑油が分離室内に流入し、高圧室に潤滑油が滞留しなくなり、高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。さらに、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。
【００３１】
また、圧縮機の高速回転時は、高圧室１４内に吐き出される流体の流速が上昇し、高圧室１４の内部で分離した潤滑油がかき乱され、高圧室１４下部には滞留しなくなる。このとき、分離室５１内の導入孔５３からの流れによる連通路５９開口部に作用する負圧より開閉弁６０は閉となり、連通路５９から分離室５１内にオイル分離が必要な気流体の侵入を抑制し、分離室５１の分離効率を低下を抑制することができる。
【００３２】
以上のように、構成した圧縮機によれば、分離室５１を連通し、開閉弁６０を有する連通路５９を高圧室１４の下部に配することにより、潤滑油の分離効率を損なうことなく高圧室１４下部の潤滑油を分離室５１に流入させることが可能になり、高圧室１４下部に潤滑油が滞留しなくなり、潤滑油の封入量を必要以上に封入させることが無くなる。さらに高圧室１４の容積を確保する事が可能となりマフラー効果により吐出脈動低減が可能となる。
【００３３】
なお、上述の実施形態では、圧縮機として、スライディングベーン型ロータリ圧縮機構を用いたが、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であってもよい。また、本実施形態では、導入孔の開口部形状を、円・長円形状で示しているが、これに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなる。さらに高圧室の容積を有効に活用することができマフラー効果により吐出脈動低減が可能となるので、その他の形式の圧縮機構を持った圧縮機にも適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す圧縮機の断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ矢視図
【符号の説明】
【００３６】
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  第1の導入孔
５４  貯油室側開口部（導油路）
５７  再導入孔
５８  ガス排出口
５９  連通路
６０  開閉弁
６０ａ  通路
６０ｂ  球体
６０ｃ  圧縮バネ
【図１】
2006118366.tif 000003
【図２】
2006118366.tif 000004
【図３】
2006118366.tif 000005