(57)【要約】【課題】  空調用圧縮機のための改良されたオイルセパレータに対する必要性が存在すること。【解決手段】  圧縮機用のオイルセパレータ１０は、内部チャンバ１８を構成する内表面を有する壁を含む。内部チャンバは、オイル溜め領域２６と衝突面２８を備えたセパレータ領域２４とを含む。混合物入口１２は、セパレータの外部から内部チャンバへとオイル／ガス冷媒混合物が流入するための通路を提供する。混合物が衝突面に衝突すると、混合物からオイルが分離される。分離されたオイルは、オイル溜め領域内に流れ込み、オイル出口１６を介してセパレータから流出する。ガス出口１４は、セパレータ領域からセパレータの外部へガス冷媒を流出させるための通路を提供する。【選択図】      図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ用オイルセパレータであって、
衝突面を有するセパレータ領域とオイル溜め領域とを備えた内部チャンバを構成する内表面を備えた壁と、
オイル／ガス冷媒混合物を前記セパレータの外部から前記セパレータの内部チャンバ内へ流すための通路を提供する混合物入口と、
ガス冷媒を前記セパレータ領域から前記セパレータの外部へ流すための通路を提供するガス出口と、
分離されたオイルを前記オイル溜め領域から前記セパレータの外部へ流すための通路を提供するオイル出口と、
を含み、
前記オイル／ガス冷媒混合物が前記衝突面に衝突すると、前記混合物からオイルが分離され、該分離されたオイルが前記オイル溜め領域内に流入し、該オイル溜め領域から前記オイル出口を介して前記オイルが前記セパレータから流出する、
ことを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項２】
前記混合物入口と、前記ガス出口と、前記オイル出口とが、前記壁の開口である、
ことを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
前記混合物入口と、前記ガス出口と、前記オイル出口とが、前記セパレータの外部から前記内部チャンバまで前記壁を横断する管状構造体である、
ことを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
【請求項４】
前記ガス出口及び前記オイル出口の長手方向軸線が互いに略平行であり、
前記混合物入口の長手方向軸線が前記ガス出口及び前記オイル出口の長手方向軸線に対して略垂直である、
ことを特徴とする請求項３に記載のセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には圧縮機用オイルセパレータに関する。より詳細には、本発明は衝突によりガス媒体からオイルを分離するオイルセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な自動車用空調システムにおいては、オイルと冷媒の混合物が、圧縮機の吸入口を介して圧縮機に入り、１つ又は２以上のピストンの往復運動によって圧縮される。圧縮された高圧の冷媒／オイル混合物は、排出口を通って圧縮機から流出し、空調システムを回って循環する。
【０００３】
上記システムは、「オイル循環型」として知られている。オイルは、空調システム全体に送られ、冷媒中の混合成分として圧縮機に流入すると該圧縮機を潤滑するが、圧縮機は、常時潤滑を必要とするシステム内の唯一の構成要素である。このように、オイル冷媒混合物がシステム全体を循環するので、オイルが凝縮器及び蒸発器の管並びにフィンに付着する。熱交換器の管及びフィン上にオイルが存在すると、システムの熱伝達効率が低下する。従って、利用者は、車両の吹出し口から暖かい空気が排出されるのを感じる。熱交換器に付着したオイルは、圧縮機に戻って循環されないので、最終的には役に立たないものである。マイクロチャンネル熱交換器の出現と共に、オイルによって細管が詰まる可能性がより高くなっている。
【０００４】
更に、クラッチレス圧縮機においては、該圧縮機が完全に止まることはない。つまり、冷媒の流れを阻止するために循環を止める代わりに、圧縮機は、その排出量を少なくして冷媒の流れを最少にする。このタイプの圧縮機はまた、冷媒のどのような望ましくない流れが空調システム内に入ることを防止する逆止め弁を特徴として備える。圧縮機は循環を止めずに、単に排出量を少なくするだけであるので、内部構成要素は引き続き運転中であり、従って摩擦及び熱を発生している。それ故これらの構成要素は尚も常に潤滑を必要とする。しかしながら、この潤滑は、こうした従来のオイル循環技法を用いた状況下では利用可能ではない。従って圧縮機は、構成要素を潤滑するために、圧縮機内に保持されているどのようなオイルにも頼る必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のことから、空調用圧縮機のための改良されたオイルセパレータに対する必要性が存在することが分かる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記及び他の欠点を克服するために、本発明は、内部チャンバを定める内表面を有する壁を含む圧縮機用オイルセパレータを提供する。内部チャンバは、オイル溜め領域と、衝突面を備えたセパレータ領域とを含む。混合物入口は、セパレータの外部から内部チャンバへとオイル／ガス冷媒混合物が流入するための通路を提供する。混合物が衝突面に衝突すると、混合物からオイルが分離される。分離されたオイルは、オイル溜め領域内に流れ込み、オイル出口を介してセパレータから流出する。ガス出口は、セパレータ領域からセパレータの外部へガス冷媒を流出させるための通路を提供する。
【０００７】
他の特徴及び利点は、図面、詳細な説明、特許請求の範囲から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書に組み込まれ且つその一部を形成する添付図面は本発明の幾つかの態様を示し、以下の説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たしている。図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。更に図中、全図面を通じて同じ参照符号は対応する部分を示す。
【０００９】
次に図面を参照すると、図１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃには、本発明の原理によるオイルセパレータが全体を参照符号１０で示されている。オイルセパレータ１０は、混合物入口１２と、ガス出口１４と、オイル出口１６とを含む。更に、外表面２２を有する壁２０によって囲まれたセパレータ１０の内部チャンバ１８は、セパレータ領域２４とオイル溜め領域２６とを定める。セパレータ領域２４は、衝突面２８を備えている。
【００１０】
ここで使用する「衝突」という用語は、ガス又は蒸気の流れと衝突面２８のような固体表面との間の衝突によってこの流れから浮遊液滴を除去することを意味する。衝突は流れから小滴を離脱させる。
【００１１】
混合物入口１２は、セパレータ１０の外部と内部チャンバ１８とを連通する通路である。例えば、混合物入口１２は、セパレータ１０と該セパレータに関係する圧縮機の排出口との間の通路として機能する。以下に詳細に説明するように、セパレータ１０は、圧縮機の排出側に配置され、圧縮機の後部ヘッド内に形成することができる。混合物入口１２は、壁２０の開口であっても、或いは壁２０を横断する管状部材であってもよい。混合物入口１２は、セパレータ１０の内部チャンバ１８にアクセスするのに適した任意の形態の連通路とすることができる。或る実施形態においては、混合物入口１２と圧縮機の排出口とは同一のものである。最終的には、入口１２のサイズ、形状、及び形態は、圧縮機排出口の特性に応じて決まることになる。
【００１２】
ガス出口１４は、オイルセパレータ１０の内部チャンバ１８（詳細にはセパレータ領域２４）から外部環境までの連通路を提供する。例えば、ガス出口１４は、冷媒のようなガス媒体がセパレータ１０から流出し、ガスからオイルが分離された後、凝縮器へと移動することができる通路を提供することができる。ガス出口１４は、壁２０の開口であってもよく、又は壁２０を貫通して横断する管状部材であってもよく、或いはガス媒体用の逃し通路を提供するのに適した他の任意の形態の連通路とすることができる。
【００１３】
オイル出口１６は、オイルセパレータ１０の内部チャンバ１８（詳細にはオイル溜め領域２６）と外部環境との間の連通路を提供する。オイル出口は、オイル冷媒混合物から分離されたオイルが圧縮機を通って再循環できるようにオイルセパレータ１０から流出する逃し通路として機能する。
【００１４】
オイル出口１６は、壁２０の開口であってもよく、又はセパレータ１０の壁２０を横断する管状部材であっても、或いは分離されたオイル用の逃し通路を提供するのに適した他の任意の形態の連通路であってよい。
【００１５】
オイル溜め領域２６が、セパレータ領域２４の下側で且つ下向きに傾斜して配置される。つまり、オイル溜め領域２６の終端部２９は、オイル溜め領域とセパレータ領域との間の開口部３０よりも低く、その結果、オイル溜め領域２６の上下両面は、開口部３０から終端部２９まで下向きに傾斜している。従って、オイル／冷媒混合物から除去されたオイルは、上面３１に沿ってオイル溜め領域２６内へ流れ込むか、又は下面３２上に落下し、次いで、下面３２が下方向へ傾斜しているのでオイル溜め領域２６へ流れ込む。図１に示す構成においては、ガス出口１４及びオイル出口１６の長手方向軸線は、互いに略平行であり、混合物入口１２の長手方向軸線は、ガス出口１４及びオイル出口１６の軸線に対して略垂直である。
【００１６】
次に図２Ａ及び２Ｂを参照すると、ここにはオイルセパレータ１０の別の実施形態が示されている。この実施形態においては、衝突面２８は、実質的に半球形状を有する。
【００１７】
図２Ｂに示すように、セパレータ１０の使用時には、圧縮されたオイルとガス冷媒との混合物は、圧縮機排出口から混合物入口１２を通って内部チャンバ１８に流入する。オイル冷媒混合物は、衝突面２８に突き当たる。これは、冷媒ガスの方向を迅速且つ急激に変化させると共に、冷媒ガスよりも重いオイルは、この衝突面に衝突して、冷媒ガスから分離される。次いで、ガスは、内部チャンバ１８から流出して、ガス出口１４を介して（例えば、図１Ｂを参照）凝縮器に流入する。
【００１８】
分離されたオイルの一部は、上面３１に付着してオイル溜め領域２６に流入し、他の一部は、下面３２上に落下することができる。いずれにせよ、分離されたオイルは、最終的には下方へ排出されて下端部２９に向い、オイル溜め領域２６内へ流入する。このためオイルはオイル溜め領域２６内に集まり、圧縮機の特定のピストンの圧縮サイクル中に圧力が増大した時に、内部チャンバ１８からオイル出口１６を介して流出する。
【００１９】
従ってオイルは、圧縮機内に保持され、例えば空調システムにおいて、その内部構成要素を絶えず潤滑するために使用される。この増大された潤滑は、圧縮機の耐久性を高めると共にその効率を改善する。その結果として、循環するオイル量並びに熱交換器のフィン及び管に付着するオイル量が少なくなり、これにより熱伝達が増大し、従って車両の空調吹き出しシャッタからより冷却された空気が排出されるので、空調システムの全体効率は有意に改善される。
【００２０】
本発明のオイルセパレータ１０は、典型的には自動車の空調システムにおいて使用される斜板式圧縮機のような、冷却回路内の圧縮機に組み込むのに特に適している。図３及び図４には、全体が参照符号１００で示された斜板式圧縮機の一実施例が示されている。圧縮機１００は、斜板チャンバ１０４と少なくとも１つのシリンダボア１０６とを構成するハウジング１０２を含む。駆動シャフト１０８が、ハウジング１０２を貫通して、斜板チャンバ１０４内へ延びている。斜板１０９は、チャンバ１０４内のシャフト１０８の端部に角度を付けて取り付けられる。ピストン１１０がシリンダボア１０６内に位置決めされ、且つシュー１１２を介して斜板１０９に接続されて、シャフト１０８の回転運動、従って斜板１０９の回転運動により、ピストン１１０が上下死点位置間を移動すると、該ピストンはそれぞれのシリンダボア１０６内で直線的に往復運動するようになる。
【００２１】
排出口１１４は、シリンダボア１０６と連通しているので、圧縮されたオイル／冷媒混合物は排出口１１４から押し出されて、混合物入口１２を介してオイルセパレータ１０内に送り込まれるようになる。また、図２Ａを参照すると、ピストン１１０からの圧縮力は、分離されたオイル及び冷媒を、それぞれオイル出口１６とガス出口１４とを介してセパレータ１０から押し出す。次いで、冷媒は冷却回路の残余部分内に移動する。圧縮機１００は、潤滑オイルを斜板チャンバ１０４へ戻すためのオイル戻し入口を備え、斜板チャンバ内に置かれた可動部材を潤滑するために利用可能となる。
【００２２】
混合物入口１２を排出口１１４と連通させ、オイル出口をオイル戻し入口と連通させるよう配置することによって、オイルセパレータ１０は、斜板式圧縮機１００内に容易に組み込むことができる。また、ガス出口１４を冷媒回路の残余部分に連結して、オイルから冷媒が分離された後に該冷媒が冷媒回路の残余部分を通って流れ得るようにすることができる。
【００２３】
このようにして、ガス冷媒中に浮遊するオイル含有ミストは、排出口１１４を介して圧縮機１００から流出し、混合物入口１２を通ってオイルセパレータ１０に流入する。オイルセパレータ１０内にある間に、混合物は前述のように半球状表面２８に衝突し、この表面においてオイルが冷媒ガスから分離される。冷媒は、ガス出口１４を介してオイルセパレータ１０から流出し、冷却回路の残余部分を通って流れることができる。オイルは、オイル溜め領域２６内に徐々に溜り、オイル出口１６を介してオイルセパレータ１０から流出し、オイル戻し入口を介して圧縮機１００に戻る。
【００２４】
オイルセパレータ１０は、圧縮機１００の後部ヘッド１２０内に一体的に形成することができる。従って、セパレータ１０は、後部ヘッド１２０内に機械加工されるか、もしくは鋳造作業中にヘッド１２０内に形成することができる。圧縮機１００と、セパレータ１０の混合物入口１２、ガス出口１４、及びオイル出口１６との間の連通路は、ハウジング１０２内に一体的に形成することができる。別の構成では、これらの通路１２、１４、及び１６は、独立して取り付けられる部材とすることができる。
【００２５】
様々な実施形態において、オイルセパレータ１０は、スタンピング及び溶接などの標準的技法によって、鋼、アルミニウム、又は他の何らかの適当な材料で形成して、圧縮機１００と混合物入口１２、ガス出口１４、及びオイル出口１６との間で適切な接続方法により圧縮機１００に取り付けられる。
【００２６】
従って上述の詳細な説明は、本発明を限定するものではなく例証と見なされるべきであって、本発明の精神及び範囲を限定するものは、全ての均等物を含む添付請求項である点を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】本発明による斜板式圧縮機用のオイルセパレータの斜視図である。
【図１Ｂ】オイルセパレータと組み合わされる斜板式圧縮機のハウジングの部分斜視図である。
【図１Ｃ】ハウジングと組み合わされたオイルセパレータの斜視図である。
【図２Ａ】斜板式圧縮機のハウジングと組み合わされた別の実施形態のオイルセパレータの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａのオイルセパレータ内におけるオイル混合物の流れを示す図である。
【図３】本発明によるオイルセパレータを備えた斜板式圧縮機の斜視図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  オイルセパレータ
１２  混合物入口
１４  ガス出口
１６  オイル出口
１８  内部チャンバ
２０  壁
２２  外表面
２４  セパレータ領域
２６  オイル溜め領域
２８  衝突面
２９  終端部
３０  開口部
３１  上面
３２  下面
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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