(57)【要約】  【課題】  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遠心分離式油分離室とを備えた圧縮機において、遠心分離式油分離室で、流速が遅い状態でも分離効果を得る事が出来る圧縮機を提供する。  【解決手段】  油分離室の内周面付近に、衝突壁を設ける事により、遠心分離と衝突分離の相乗効果で分離効率得る。【選択図】  図１
2005054745.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を備えた圧縮機であって、前記分離室内に、旋回による流れが衝突する複数の衝突壁を有する事を特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記衝突壁は、旋回室内の内周面付近に設ける事を特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記衝突壁は、潤滑油を透過しにくい材料で作成したことを特徴とする請求項１または２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用いられる圧縮機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。
【０００４】
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ため、流体を衝突壁に衝突させ、潤滑油を分離する方式が一般的であり、さらに分離性能を向上させるため、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（特許文献１及び２参照）。
【０００５】
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が遠心分離式の分離室に導かれ、略円柱状の分離室内を旋回し、旋回による遠心力により冷媒ガスに含まれるミスト状の潤滑油が分離室内壁に接触することで冷媒ガスから分離されるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−８２３５２号公報（第４頁、図１、図３、図４）
【特許文献２】特開２００１−２９５７６７号公報（第３頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、遠心分離式の分離室を備えた公知の圧縮機においては、上述の特許文献１、２に開示されているものに限られず、その分離室内には分離管と称される管が悉く配され、分離室に導入された冷媒ガスは分離管外周面と分離室内周面の間に形成される断面円環状の円筒空間を旋回するように構成されている。
【０００７】
このように、遠心分離式の潤滑油分離方式には、一般に分離管が必須構成要素と考えられている。すなわち、潤滑油の高い分離効率を得るためには、分離室内において冷媒ガスを確実に旋回させる必要があり、そのためには分離室内に分離管を設け、この周囲に冷媒ガスを旋回させる必要があると考えられているのである。
【０００８】
しかし、特許文献１及び２にも記載されているように、分離管を分離室内に設ける場合は、分離室の大型化を招くばかりでなく、部品点数の増加や分離管製作コスト、分離管組み付け工数などを見込む必要があり、圧縮機の製造コスト低減の障害となっていた。
【０００９】
また、旋回室内径が大きい場合や、流入量が少ない場合など、流入流体の旋回室内での旋回流速が遅い場合には、潤滑油の分離効果を十分に発揮できない。旋回室の内径を小さくし、旋回流速を上げる事が出来るが、流入量が増加した場合、旋回室中心部付近まで潤滑油の高密度域が出来、高濃度の潤滑油分を含む流体を吐出することとなり、潤滑油の分離効率が低下する。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、潤滑油の分離効率が高く、しかも分離室の小型化が可能で製造コストの低減を可能とし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】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本出願にかかる第１の発明による圧縮機においては、分離室内には、旋回による流れが衝突する複数の衝突壁を有する事を特徴とする。
【００１２】
このような特徴を有することにより、この発明による圧縮機においては、分離室内の衝突壁に旋回流が衝突し、旋回による潤滑油分離効果と、衝突による分離効果が相乗され、潤滑油の分離効率が増加する。
【００１３】
また、上述の目的を達成するため、本出願にかかる第２の発明による圧縮機においては、前記衝突壁は、旋回室内の内周面付近に設ける事を特徴とする。
【００１４】
このような特徴を有することにより、この発明による圧縮機においては、分離室内で気流体は旋回流となるため、旋回室内で潤滑油分は、中心部より旋回室内周面の方が、高密度となる。従って、衝突による分離効果が増加し、潤滑油の分離効率が増加する。
【００１５】
また、上述の目的を達成するため、本出願にかかる第３の発明による圧縮機においては、前記衝突壁は、潤滑油を透過しにくい材料で作成したことを特徴とする。
【００１６】
このような特徴を有することにより、この発明による圧縮機においては、分離室内の衝突壁に旋回流が衝突し、気流体中の潤滑油分が透過しにくいため、衝突壁にて潤滑油が分離され、分離効率が増加する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明の圧縮機では、遠心分離式に加え、衝突による油分離をすることができたので、分離効率が向上する。このため、流体の流速が小さい状態においても、分離効果を得る事が出来、分離室を小型化することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本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線による断面図（作動室断面図）、図３は図１のＢ−Ｂ線による断面図（高圧ケースを作動室側から見た図）である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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５１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の内周面付近に、複数の衝突壁６１を有している。
【００２３】
前記分離室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５１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。
【００２４】
前記貯油室５２に貯留された潤滑油は、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の外側へ付勢する働きをする。
【００２５】
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。
【００２６】
以下、上述した実施例にかかる圧縮機の動作について説明する。
【００２７】
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。
【００２８】
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５１ａと逆円錐状空間部５１ｂとから構成される。分離室内部には従来の分離管等は設けられず、分離室内周面付近に、衝突壁６１を有している。
【００２９】
前記導入孔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。
【００３０】
分離された潤滑油は内周面４９に沿って下方に移動し、内周面付近に設けた衝突壁６１に衝突し、潤滑油分離を促進させ、逆円錐状空間部５１ｂにより中央部に凝集される。
【００３１】
なお、貯油室５２の上部と分離室５１との間には、これらを相互に連通する連通路５７が設けられている。連通路５７は、導入孔５３と同様に、分離室５１の中心軸から偏心して設けられ、連通路５７を介して分離室５１内に導入される流体を円柱状空間部５１ａの接線方向に導くように、すなわち、流体を円柱状空間部５１ａ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。このようにすることにより、貯油室５２から連通路５７を通じて分離室５１内に流入する流体は、分離室内の冷媒ガスの旋回に滑らかに合流し、冷媒ガスの旋回を妨げることを抑制できる。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に達した場合でも、潤滑油は連通路５７を介して分離室５１に導入されるが、分離室５１への流入の向きが前述したように分離室内の旋回流に合流する向きなので、潤滑油が分離室に連通路５７を介して導入されても、分離室内の冷媒ガスの旋回を妨げることがない。また、これら流体の旋回を妨げないように、衝突壁は分離室の下方（連通路５７より下方）に設ける方が好ましい。
【００３２】
本実施の形態における圧縮機の場合、排油孔５４の貯油室側開口部は貯油室５２の油面より鉛直方向において下方で開口している。このため、圧縮機構により吐出された高圧の冷媒ガス圧力が分離室５１下部に収集された潤滑油の油面を押し下げる一方、貯油室５２内の潤滑油面を押し上げるように作用する。
【００３３】
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（主に冷媒ガス）が貯油室５２内の潤滑油面の押上を妨げることが考えられる。
【００３４】
そこで、この実施の形態においては、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内の潤滑油面の押し上げは円滑に行われるようになる。
【００３５】
図４に、従来の旋回室のみの場合と、本発明の旋回室内に衝突壁６１を持った場合のオイル分離効果を、オイル循環率（ＯＣＲ）として比較した結果を示す。
【００３６】
旋回室のみの場合は、低速回転域では旋回流の流速が低く、オイル分離効率が低く、ＯＣＲが比較的高くなる。しかし、本発明の旋回室内に衝突壁６１を持った場合においては、低速回転域でもオイル分離効率が向上し、ＯＣＲを低くする事が可能である。
【００３７】
したがって、本実施の形態における圧縮機においては、低い油循環率（高い油分離効率）を維持若しくは増進することが可能となる。
【００３８】
なお、連通路５７は、貯油室５２から分離室５１に流入する流体が分離室内の冷媒ガスの旋回を妨げないように設けられていれば足りる。すなわち、貯油室５２から分離室５１へ流入する流体の流入方向が連通路の出口付近の旋回流と正面衝突する方向成分を持っていなければ、旋回流の妨げとはならないと考えられる。
【００３９】
従って、連通路５７は、分離室５１の中心軸と直角に交わる方向に沿って設けられていてもよい。
【００４０】
なお、この実施の形態では、排油孔５４の貯油室５２側開口部は貯油室の油面より鉛直方向において下方で開口していたが、油面より上方で開口していてもよい。この場合、高圧の冷媒ガスによる油面押し上げの効果を期待することはできないが、連通路５７を設けているので冷媒ガスの脈動に伴う排油孔５４からの吹き戻しが抑制される。従って、分離室５１内下部に収集された油が吹き戻しにより分離室内に飛散することも抑制される。
【００４１】
また、本実施の形態による圧縮機においては、いわゆる遠心分離式の分離室を有しながら、分離室内に分離管を有しない構造で記載したが、分離管を有していても、同様の効果を得ることが出来る。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、衝突壁６１を細かな網状部材や多孔質材などで構成することにより、気流体の旋回流を妨げない様にし、旋回による分離効果と衝突による分離効果を増大させる事が出来る。
【００４３】
上述の実施の形態においては、分離室５１の柱状空間部の例として円柱状空間部を用いて説明しているが、導入された冷媒ガスの旋回を妨げない断面形状であればいかなる断面形状の柱状空間部でもよく、例えば、断面が楕円形でも角部を丸めた四辺形であってもよい。
【００４４】
なお、上述の実施例では、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。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態における圧縮機の縦断面図
【図２】図１に示したＡ−Ａ線による圧縮機の作動室断面図
【図３】図１に示したＤ−Ｄ線による圧縮機の分離室断面図
【図４】回転数とＯＣＲの関係を示す特性図
【符号の説明】
【００４６】
１  シリング
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  吸入口
１０  吐出孔
１１  吐出弁
１２  高圧ケース
１３  案内通路
１４  高圧室
１６  ベーン背庄付与装置
１７  ベーン背庄室
１８  給油通路
２１  細長通路部
４９  内周面
５１  分離室
５２  貯油室
５３  導入孔
５４  排油孔
５６  縮径部
５７  連通路
５８  ガス排出孔
６１  衝突壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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