(57)【要約】【課題】高圧室と貯油室を分離することで潤滑油の分離室への逆流を防止し、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】分離室で分離された潤滑油をポンプにより強制排出することで、潤滑油の分離室への逆流を防止することにより、高圧室と貯油部を分離することなく構成することが可能となり、高圧室の容積を有効利用しつつ潤滑油が滞留することを防止出来る。【選択図】図１
2006152808.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と共にその下部に潤滑油を貯留する貯油部を有する高圧室と、前記高圧室から高圧の気流体が導かれ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される分離室と、前記分離室にて前記気流体から分離された潤滑油を前記高圧室内の貯油部に排出する導油路とを備える圧縮機において、前記導油路には潤滑油が前記高圧室から前記分離室へ逆流するのを防止する逆流防止手段が設けられていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記逆流防止手段は、前記分離室で分離された潤滑油を前記分離室から前記高圧室へ排出するポンプであることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ポンプは圧縮機の駆動軸に連結され、圧縮機の回転数に応じて前記ポンプの排出量が増減することを特徴とする請求項２記載の圧縮機。
【請求項４】
前記逆流防止手段は、潤滑油が前記貯油部から前記分離室へ逆流するのを防止する逆流防止弁であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記高圧室には貯油部に貯まった潤滑油が圧縮機構より導かれた気流体により巻上げられるのを抑制する障壁が設けられたことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記導油路の前記貯油部側開口部は前記障壁より下方に設けたことを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記ポンプよりも前記導油路の前記貯油部側には、前記高圧室と前記導油路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請求項２、３または６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に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内壁面に潤滑油が付着し、熱交換効率の低下や、配管内壁面に潤滑油が付着し圧力損失が増加し、空調装置全体のシステム効率が低下する。
【０００３】
このため、従来の圧縮機においては、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、圧縮機構により圧縮された気流体（ミスト状の潤滑油と気体冷媒とが混じったガス状の流体を意味する。）から潤滑油を分離する分離手段を設けることが一般的となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の断面図である。圧縮機構１１０の吐出ポート１１３から吐出される気流体は、吐出室１２２ａと導入孔１２２を通じて、潤滑油を分離する分離室１２１に導入される。一方、吐出室の下側には吐出室とは隔壁で隔てられた貯油室が形成され、分離室で気流体から分離された潤滑油が導かれ貯留される。
【０００５】
分離室１２１の下部には貯油室１３０と連通する排出孔１２３が形成され、排出孔を通じて分離室１２１で分離された潤滑油が貯油室１３０に排出されるようになっている。
【０００６】
ここで、図４に示した圧縮機においては、貯油室１３０が吐出室とは隔壁で隔てられて形成されている。これは、次の理由による。すなわち、貯油室１３０と分離室１２１が連通しているため、貯油室に高圧の気流体が導かれると、高圧が潤滑油面に作用し貯油室から分離室に潤滑油が逆流し、そこから空調システム中（圧縮機外）に持ち出されてしまう。これを防止するため貯油室は吐出室と隔てられているのである。
【特許文献１】特開２００３−６２２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、高圧室は容積を広く取らなければ圧縮機構から吐出される気流体の圧力変動（脈動）を抑制する効果が期待できず、吐出脈動の低減が図れない。また、貯油室はそこに貯留される潤滑油が溢れることのないよう容積的に余裕（マージン）のある設計となっている。
【０００８】
本発明者は、この貯油室の容積的余裕（マージン）に着目し、これを高圧室の容積として活用できれば、圧縮機を大型化することなく高圧室容積を広げることが可能になると考えた。
【０００９】
また、図４に示した構造の圧縮機においては、高圧室と貯油室が隔壁により隔てられているため、高圧室から高圧の気流体を分離室に導く導入孔を高い位置に配置すると、高圧室内底部に潤滑油が溜まってしまい、高圧室の実質容積が減り脈動抑制効果が低減するという課題や、必要な潤滑油の一部が滞留するため圧縮機の耐久性維持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せざるを得ないといった課題が存在した。
【００１０】
本発明は、これら従来の課題を解決するもので、圧縮機を大型化することなく、高圧室の容積を確保しつつ、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】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明による圧縮機の最も主要な特徴点は、高圧室内に貯油部を設けると共に、分離室で分離された潤滑油を分離室から貯油部へ導く導油路に逆流防止手段を設けたこと点である。
【発明の効果】
【００１２】
これにより、貯油部に貯留される潤滑油面に気流体の高圧が作用することとなるが、貯油部から潤滑油が分離室へ逆流するのを防止できる。したがって、従来のように貯油室を高圧室から独立させておく必要がなくなり、従来の貯油室に設けられていた空間的マージンを高圧室容積として有効に活用することが可能となり、圧縮機を大型化することなく吐出脈動を低減することが可能となる。吐出脈動を更に低減する必要がない場合は、圧縮機を小型化することも可能となる。
【００１３】
また、高圧室から分離室へ気流体を導く導入孔を鉛直方向の高い位置に設けても潤滑油が滞留しない構成が可能となる。従って、導入孔の配置自由度が向上すると共に、潤滑油の封入量を必要以上に増加させる必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、圧縮機構により圧縮された気流体が導かれると共にその下部に潤滑油を貯留する貯油部を有する高圧室と、高圧室から高圧の気流体が導かれ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される分離室と、分離室にて気流体から分離された潤滑油を高圧室内の貯油部に排出する導油路とを備える圧縮機において、導油路に潤滑油が高圧室から分離室へ逆流するのを防止する逆流防止手段を設けたものである。
【００１５】
これにより、貯油部の潤滑油面に高圧の気流体が作用しても潤滑油の分離室への逆流は確実に防止される。従って、高圧室内に貯油部を設けることが可能となった。更に、高圧室内に貯油部を設けた結果、高圧室から気流体を分離室に導く導入孔の配置位置を高い位置としても、潤滑油が滞留することがなく、必要以上の潤滑油を封入する必要が無くなると共に、導入孔の配置自由度が向上する。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明における逆流防止手段として、分離室から貯油部へ潤滑油を排出するポンプを用いることとしたものである。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明におけるポンプを圧縮機の駆動軸に連結し、圧縮機の回転数に応じてポンプの排出量を増減させるようにしたものである。
【００１８】
これにより、圧縮機の回転数変化時の気流体の循環量増減に伴う分離される潤滑油の増減にあわせて、ポンプの排出量を増減できるため、潤滑油の分離効率を向上させることが可能になる。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明における逆流防止手段として、潤滑油が貯油部から分離室へ逆流するのを防止する逆流防止弁を用いることとしたものである。
【００２０】
第５の発明は、第１、第２、第３又は第４の発明において、貯油部に貯まった潤滑油が圧縮機構より導かれた気流体により巻上げられるのを抑制する障壁を高圧室に設けたもの
である。これにより、圧縮機構から吐出される気流体が直接油面に衝突することを防止できるため、高圧室下部の貯油部に貯まった潤滑油が圧縮機構より導かれた気流体により巻上げられるのを抑制し、潤滑油の分離効率を向上させることが可能になる。
【００２１】
第６の発明は、第５の発明において、導油路の貯油部側開口部を前記高圧室の前記障壁より下部に設けたものである。これにより、分離室で分離され導油路より排出される潤滑油が圧縮機構より導かれた気流体により巻上げられるのを抑制し、潤滑油の分離効率を向上させることが可能になる。  第７の発明は、第２、第３または第６の発明において、導油路のポンプよりも貯油部側に、高圧室と導油路の圧力差により開閉する開閉弁を設けたものである。これにより、圧縮機の停止時に高圧室の潤滑油が分離室に逆流するのを防止し、圧縮機の起動時に、潤滑油の分離効率を向上させることが可能になる。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図、図２は作動室の断面で図１のＡ−Ａ断面図、図３は圧縮機作動室側から見た高圧ケースで、図１のＢ矢視図である。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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が形成され、高圧室１４内には障壁６１が形成され障壁６１下部を貯油部５２としている。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が配されている。
【００２６】
また、後部側板７には駆動軸５により回転駆動するポンプ６０が配設され、導油路５０が形成されている、ポンプ６０下流の導油路５０の高圧室１４側開口部には開閉弁６２が配されている。図示したように、開閉弁は球状の弁体を貯油室側からポンプ側へコイルスプリングにより付勢して構成されている。
【００２７】
分離室５１は、圧縮された高圧気流体に含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と連通している。高圧室１４の貯油部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。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。
【００２８】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
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、これに伴い低圧の気流体（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の気流体は吐出口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高圧室１４は十分な容積を確保されており、高圧室１４に流入した高圧気流体は、高圧室１４内面および障壁６１に衝突する。貯油部５２は障壁６１下部にあるため、高圧流体による巻上げを抑制することができる。高圧室１４内面および障壁６１に衝突して分離した一部の潤滑油は後部側板７と障壁６１の隙間を通して、貯油部５２に確保される。高圧室１４の高圧気流体は導入孔５３から分離室５１に流入する。
【００３０】
分離室５１では高圧気流体に含まれる潤滑油が遠心分離され、分離室５１下端部に連通した導油路５０に導かれる。導油路５０には駆動軸５により回転駆動されるポンプ６０が配されており、分離室５１で分離された潤滑油は確実に高圧室１４下部の貯油部５２に逆流することなく排出される。
【００３１】
また、導油路５０のポンプ６０よりも貯油部側には開閉弁６２が配され、更に導油路５０は障壁６１の下方に開口している。導油路５０から排出される潤滑油は、上述した障壁６１の存在により、高圧室１４に流入する高圧気流体に巻上げられることなく貯油部５２に確保される。
【００３２】
また、圧縮機が停止すると、ポンプ６０による導油路５０内の圧力上昇がなくなり、貯油部５２と導油路５０の圧力差がなくなり開閉弁６２は閉となる。このため、貯油部５２の潤滑油は圧縮機の停止状態においても分離室５１に逆流することがなく、圧縮機の起動時に潤滑油の分離効率を損なうことがない。
【００３３】
さらに、従来のように導入孔５３を高い位置に配しても潤滑油が滞留しなくなり、必要以上の潤滑油を封入する必要がなくなる。さらに高圧室１４の容積を有効に活用することができ、高圧室の脈動抑制効果により吐出脈動の低減が可能となる。
【００３４】
以上のように、構成した圧縮機によれば、ポンプ６０を導油路５０に配することにより、分離室５１で分離された潤滑油は導油路を通して確実に高圧室に排出できるため、高圧室内に貯油部を設けても、圧縮機構により圧縮された気流体の流れによる、分離された潤滑油の逆流が発生しないため、従来のように高圧室と貯油室を分離する必要がなくなり、潤滑油が滞留しなくなり、潤滑油の封入量を必要以上に多くする必要が無くなる、さらに高圧室１４の容積を有効に利用する事が可能となりより一層の吐出脈動低減が可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１においては、貯油部に貯留されている潤滑油が導油路を逆流して分離室に流入するのを防止する逆流防止手段として、ポンプ６０若しくはこれと開閉弁６２の組合せを用いた例を示したが、これらの代わりに導油路の水平部分に球状の弁体等を設け、潤滑油が逆流しようとしたときに導油路を閉じる構成とすることも可能である。
【００３６】
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、本実施の形態では、導入孔の開口部形状を、円又は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】
【００３７】
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利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】
【００３８】
【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に示した圧縮機のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の第１の実施形態の高圧ケースを作動室側から見たＢ矢視図
【図４】従来の圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００３９】
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  貯油部
５３  導入孔
５８  ガス排出口
６０  ポンプ
６１  障壁
６２  開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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