CN1191271A

CN1191271A - 压缩机

Info

Publication number: CN1191271A
Application number: CN98104104A
Authority: CN
Inventors: 小林久和; 滨崎胜; 堀真嘉; 太田雅树
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-10
Publication date: 1998-08-26
Also published as: KR19980070415A; JPH10196540A; US6010314A; DE19800556C2; FR2758372B1; DE19800556A1; FR2758372A1

Abstract

一种压缩机,具有在压缩机壳体的外壳上设置的油分离器。油分离器由与前壳体11做成一体的前部分离部件61和与气缸体12做成一体的后部分离部件62构成,并具有在前、后分离部件61、62之间形成的油分离腔63。在油分离器上一体地形成有油分离通道构成板67、68,该油分离通道构成板67、68将分离腔63部分隔开,构成从分离腔的入口64a延伸到出口65的蜿蜓通道66。通道66在邻近于出口的位置通过油返回通道69与曲柄室15相连通。

Description

压缩机

本发明涉及一种诸如用于车辆空调系统中的压缩机。

公知的用于车辆空调系统的压缩机具有一壳体和一曲柄室。用于操作容纳在气缸孔中的活塞的驱动机构设置在该曲柄室内。即是说，在驱动机构的作用下，将轴向往复运动施加给活塞，由此完成压缩循环，该压缩循环由一系列操作阶段构成，包括把作为要被压缩的流体的制冷剂气体吸入的阶段、将吸入的气体压缩的阶段以及将压缩的制冷剂气体排到外部制冷系统的阶段。

在上述压缩机中，作滑动运动部件的润滑依赖于与制冷剂气体一起流动并流进压缩机的润滑剂。换句话说，润滑剂与制冷剂气体混合在一起被压缩。结果，把压缩气体向外部制冷系统的排出会导致混在制冷剂气体中的润滑剂也被排出，这会减少润滑剂量，引起润滑不足。

另外，上述类型的压缩机容量的改变是通过诸如调整曲柄室内压力的方式来改变的。即是说，曲柄室内压力的变化会在曲柄室与气缸孔之间产生压差。另一方面，压缩机中润滑剂的短缺会引起滑动部件产生过热现象，这将导致曲柄室内的压力上升。而曲柄室内压力的上升会引起容量减少。简言之，不能稳定地控制压缩机的容量。

鉴于此，本发明的一个目的是提供一种能够克服上述缺陷的压缩机。

本发明的另一目的是，提供一种能够减少排到外部制冷系统中的润滑剂量的压缩机。

根据本发明，提供一种压缩机，它包括：

由一组彼此相连而形成曲柄室的壳体元件构成的壳体；

位于曲柄室内的可以吸入、压缩并排出制冷剂气体的操作装置；以及

在壳体元件的外部整体形成的油分离器，这些油分离器以下述方式彼此邻接并接触，即至少一个油分离器的内部空间被另一个油分离器封闭，构成排出制冷剂气体的分离腔；

所述油分离器与通道构成元件一体形成，由此将分离腔从其入口到出口部分地隔开，形成排出制冷剂气体的蜿蜒分离通道，并且所述分离腔通过油返回通道与曲柄室相连通。

在本发明中，被导入分离腔的排出制冷剂气体由分离通道导向从入口流向出口，该分离通道可以形成制冷剂气体的蜿蜒流动，由此增加了制冷剂气体与通道构成部件和油分离部件的内壁接触的机会，从而将大量的润滑剂从制冷剂气体中分离出来。在分离腔中分离出的润滑剂借助油返回通道返回曲柄室。

在最佳实施例中，所述的壳体形成有气缸孔，活塞可滑动地置于该气缸孔中，所述的操作装置包括可转动地支撑在壳体上的驱动轴和设置在曲柄室内的由驱动轴支撑的凸轮盘，而凸轮盘相对于驱动轴轴线的倾斜度可以调整，由此改变活塞的冲程量，使压缩机的容量改变。在这种结构中，驱动轴的旋转运动通过凸轮盘转换成活塞的直线往复运动，由此获得一系列压缩循环，每一压缩循环包括把制冷剂气体吸入气缸孔、随之对制冷剂气体进行压缩并将吸入的制冷剂气体排出的阶段。另外，对凸轮盘倾角的调整可以改变活塞冲程，由此改变压缩机的容量。

根据本发明，可以在分离腔中将润滑剂从排出的制冷剂气体中有效地分离出来，并将分离出的润滑剂有效地返回曲柄室。这样，不会将润滑剂排到外部制冷管路中，增加了保留在压缩机中的润滑剂量，从而可在压缩机的作滑动运动的各个部位获得理想的润滑条件，不会引起空调系统的制冷能力的降低。

在最佳实施例中，分离腔具有可以减少排出制冷剂气体的压力脉动的消声器的功能。由于分离腔具有消声器的功能，抑制了经过分离腔的制冷剂气体的压力脉动。结果，减少了压力脉动，并减少了振动及工作噪音。

在最佳实施例中，所述的分离通道在邻近于分离腔出口的位置通向曲柄室。利用这种结构，分离出的润滑剂在分离腔中压差的作用下，流向压力被减少的出口边。这样，提高了通过油返回通道返回到曲柄室中的润滑剂量。

在最佳实施例中，为了调整容量，改变曲柄室内的压力，使曲柄室与容纳有活塞的气缸孔之间的压差发生变化，在连接油分离腔和曲柄室的油返回通道中设有容量控制阀，借助于该容量控制阀调整返回通道的开度，由此调节曲柄室内的压力。

在减少油返回通道开度的容量控制阀的工作过程中，可以降低曲柄室的压力。这样，曲柄室与内部容纳有活塞的气缸孔之间的压差会引起凸轮盘移向最大倾斜位置，由此增加容量。与之相反，在增加油返回通道开度的容量控制阀的工作过程中，可以提高曲柄室的压力。由此使凸轮盘移向最小倾斜位置，从而减少容量。

在接近最小容量条件下的工作过程中，可以减少再循环的制冷剂量，而这又会引起压缩机中作滑动运动的部位缺乏润滑的现象发生，但是，容量控制阀的使油返回通道开度增大的操作，可使与排出制冷剂气体一起流动的大量的润滑剂从分离腔流进曲柄室。结果，可以避免在接近最小容量条件下的工作过程中润滑的短缺。

最终，在制冷剂再循环量减少的接近最小容量条件下的工作过程中，可以使大量润滑剂返回曲柄室，由此，避免了在压缩机容量减少的工作过程中作滑动运动部件的润滑剂的短缺。

图1是本发明第一实施例的可变容量压缩机的纵截面剖视图。

图2是图1中的II-II截面的剖视图。

图3是本发明第二实施例的可变容量压缩机的纵截面剖视图。

图4是图3中IV-IV截面的剖视图。

图5是油分离腔变形例的横截面图。

图6是油分离腔的另一种变形例的横截面图。

下文参照附图详细叙述本发明的实施例。

在图1所示的第一实施例中，压缩机包括壳体，该壳体由前壳体11、气缸体12、后壳体13和阀组件14构成。气缸体12具有与前壳体11相连的前端和通过阀组件14与后壳体13相连的后端。在壳体11和气缸体12之间形成一曲柄室15。

驱动轴16穿过曲柄室15沿轴向延伸。驱动轴16的前端和后端分别通过径向轴承装置17可转动地支撑在前壳体11和后壳体12上。驱动轴16以公知的方式通过诸如电磁离合器等离合机构连接到作为旋转运动驱动源的车辆发动机旋转轴上。这样，通过电磁离合器的啮合，将发动机的旋转运动传递给压缩机的驱动轴16，由此进行压缩过程。

唇形密封装置18设置在前壳体11之内，使密封装置18的内表面与驱动轴16的外周接触。结果，在壳体11和驱动轴16之间构成密封连接。

支撑元件19设置在曲柄室15内，并通过一个合适的装置固定地连接到旋转轴16上。旋转斜盘21作为凸轮盘构成驱动机构，以可相对于驱动轴16沿轴线L方向轴向移动并倾斜的方式安装在驱动轴16上。在支撑元件19的外周部分一体地形成多个向后朝旋转斜盘21延伸的支撑臂24。另一方面，在旋转斜盘21的前端侧一体地形成多个导向销25，在每个导向销25的顶端形成球部25a。各球部25a分别滑动地插入各个臂24上所形成的导向孔24a中。由于这种结构，使支撑元件19通过支撑臂24和导向销25与旋转斜盘21相连，将驱动轴16的旋转运动即支撑元件19的旋转运动传递给旋转斜盘21。此外，由于球部25a与臂24中的导向孔24a的滑动连接，使旋转斜盘21相对于驱动轴16的倾斜运动成为可能。也就是说，当旋转斜盘21的径向内部接近气缸体12时其倾角减少。

环形限位部件27插到驱动轴16上，并固定在旋转斜盘21和气缸体12之间的位置上。这样，通过旋转斜盘21与限位部件27的接触，便可获得旋转斜盘21的最小倾角。

在气缸体12上形成有数个穿过气缸体12沿轴向延伸的气缸孔31。在各个气缸孔31中，分别插入可在轴向滑动的单头活塞32。各个活塞32在其前端分别通过滑靴33与旋转斜盘21的外圆周部分滑动地配合。结果，通过旋转斜盘21的旋转运动使活塞32在各自的气缸孔31内作轴向往复运动。

在后壳体13上形成有内槽和外槽，通过内槽和外槽与阀组件14的配合，在后壳体13与阀组件14之间形成吸入腔38和排出腔39。

阀组件14由基板14-1、吸入阀板14-2、排出阀板14-3和保持板14-4构成。吸入阀板14-2位于基板的一侧，并与活塞32邻接。排出阀板14-3位于基板的另一侧，远离活塞32，保持板14-4位于排出阀板和后壳体13之间。吸入阀板14-2形成例如簧片阀那样的数个吸入阀41，以便在相应的活塞32向前方(图1的左手方向)移动时，允许制冷剂从吸入腔38经过基板14-1中的相应的吸入口40进入相应的气缸孔31而受到压缩。排出阀板14-3形成例如簧片阀那样的数个排出阀，以便在相应的活塞32向后方(图1的右手方向)移动时，将压缩的制冷剂从相应的气缸孔31经过基板14-1中的相应的排出口42排到排出腔39中。最后，保持板14-4限制了排出阀43的开度。

如图1所示，在支撑元件19和前壳体11的内壁之间设有止推轴承45。止推轴承的作用是当由活塞32产生的压缩反作用力经过旋转斜盘21传递给支撑元件19时接受来自支撑元件19的推力。

在阀组件14中形成有使曲柄室15与吸入腔38通过轴承装置17中的间隙连通的气体吸入通道47。在气缸体12、阀组件14和后壳体13中形成气体供给通道48，使曲柄室15和排出腔39经过容量控制阀49连通。

下文描述容量控制阀49的结构。容量控制阀49包括一个插入后壳体13中的孔13a的管状体54，这样，在管状体54的上部内形成阀腔50。在管状体54上形成有通向阀腔50的阀口51。球状阀元件52设置在阀腔50中，弹簧53推动阀元件52，将阀元件52靠在阀座49-2上。隔膜55将管状体54内腔隔断，这样，将隔膜腔分成位于隔膜55上方的压力传感腔56和位于隔膜55下方并与大气相通的空气腔。操作杆58具有与隔膜55相连接的底端和与阀元件52配合的顶端。在后壳体13中形成有压力传感通道59，该压力传感通道59具有通向吸入腔38的第一端和通向压力传感腔56的第二端。结果，将吸入腔38内的制冷剂气体导入压力传感腔56。

在容量控制阀49的工作过程中，隔膜55的位移根据通向吸入腔38的压力传感腔56内的制冷剂压力而变化，使供给通道48的开度随之变化，从而改变曲柄室15内的压力。结果，改变曲柄室15与气缸孔31之间的压差，使旋转斜盘21的倾角改变，活塞32的冲程改变，由此调整排量。更详细地说，当空调负载增加，使隔膜55向下移动时，便减少了口51的开度，也即减少了供给通道48的有效面积，随之，将曲柄室15内的气体经过气体吸入通道47排出，由此引起曲柄室15内的压力下降。结果，旋转斜盘21的倾角增大，活塞32的冲程量增加，使排量增加，最终降低吸入压力。

相反，当空调负载减少使隔膜55向上移动时，便增加了供给通道48的有效面积，随之，将来自排出腔39的高压气体经过气体吸入通道47导入曲柄室15，由此引起曲柄室15内的压力上升。结果，旋转斜盘21的倾角减少，导致活塞32的冲程量减少，从而减少了排量，最终使吸入压力增加。简言之，容量控制阀49通过调节旋转斜盘21的倾角来调整排量，由此，将吸入压力保持在一个预定值上。

根据本发明，如图1和图2所示，在前壳体11的外圆筒壁上，一体地形成前部油分离部件61，而在气缸体12的外圆筒壁上一体地形成后部油分离部件62。前部油分离部件61和后部油分离部件62在轴向上头尾相接，这样，在两个油分离部件61和62内形成封闭的分离腔63。在后壳体13的外部形成连接件13-1，构成连接通道64，一方面，该连接通道64经过后部油分离部件62中的开口64a与分离腔63相连，并经过后壳体13中的开口64b与排出腔39相连。另一方面，开口64a作为油分离腔63的入口。如图2所示，在后部油分离部件62的顶壁上形成出口65，所以该出口通向分离腔63。出口65用作分离腔63的出口。如图2所示，连通通道64的开口64a和出口65沿壳体的圆周方向隔开。吸入腔38以公知的方式在蒸发器(图中未示)的下游位置与外部制冷系统(图中未示)相连。出口65在冷凝器(图中未示)的上游位置与外部制冷系统相连。

此外，根据本发明，在分离腔63的内部以下述方式形成分离通道66：通过连通通道64流入分离腔63的排出制冷剂，在被导引经过分离腔63之后，流向出口65。更详细地说，如图2所示，在油分离部件61和62的内顶表面61a和62a上分别以预定间隔整体地形成两个上部通道构成板67。类似地，在油分离部件61和62的内底表面61b和62b上，分别以预定间隔整体地形成两个下部通道构成板68。在每个油分离部件61和62中，每一通道构成板67和68从内端面沿压缩机的轴向延伸到相应的油分离部件开口端。如图2所示，上部通道构成板67和下部通道构成板68以一种间隔关系沿着壳体11到13的圆周并以下述方式设置，即让一个通道构成板的顶端延伸到从对面伸出的通道构成板之间的空间中。这样，在油分离部件61和62的内部空间中构成迷宫式结构。

再者，当前部油分离部件61和后部油分离部件62象图1所示那样，处于头尾相组合的状态时，前部油分离部件61和后部油分离部件62中的上部通道构成板67沿直线方向相互连接。类似地，前部油分离部件61和后部油分离部件62的下部通道构成板68也直线连接。结果，上部通道构成板67和下部通道构成板68将油分离腔63部分地分开，在油分离腔63中形成分离通道66，在腔63中的入口64a与出口65之间获得排出制冷剂的如图2箭头所示那样的蜿蜒流动。换句话说，由于气体沿着分离通道66也即沿着壳体11到13的圆周流动或被导引，所以，经过连通通道64流进分离腔63中的制冷剂的流动方向在向上和向下之间交替地改变。

在前壳体11上的邻近出口65的位置形成油返回通道69，该油返回通道69具有通向曲柄室15的第一端和通向分离腔63的第二端。

下文叙述本发明压缩机的工作过程。当离合器啮合时，将作为外部旋转源的内燃机的旋转运动传递给压缩机的驱动轴16，由此，将旋转运动转换成活塞32的轴向往复运动。在活塞32往复运动过程中，当活塞32背向后壳体13移动即朝图1的左手方向移动时，将吸入腔38内的制冷剂经过相应的吸入口40和吸入阀41吸入气缸孔31。当活塞32朝后壳体13移动即朝图1中右手方向移动时，在气缸孔31中压缩制冷剂，并将该压缩的制冷剂经过相应的排出口42和排出阀43排到排出腔39。结果，完成了制冷剂气体的压缩循环。

排到排出腔39内的制冷剂经过连通通道64被吸入分离腔63。流进分离腔63中的制冷剂气体通过分离通道66导向，到达出口65，并经过该出口排到外部制冷系统中。

在本发明的压缩机的上述工作过程中，由于设置了分离通道66，在分离腔63中形成了制冷剂的蜿蜒流动。换句话说，制冷剂的流动方向在向上和向下之间交替地变化。当发生这种流动方向的变化时，制冷剂气体可以有效地与油分离部件61、62及通道构成板67、68的内表面接触，由此，增加了从排出腔39排出的制冷剂气体中分离出的润滑剂量。

从排出制冷剂气体中分离出的润滑剂在分离腔63中的局部压差作用下流到出口65。在这种情况下，将一部分润滑剂保留在两个下部通道构成板68之间。但是，由于在下部通道构成板68的邻近出口65的位置预先设置了诸如孔之类的装置，可使分离的润滑剂有效地直接流进油返回通道69。此外，在分离腔63中经过分离的润滑剂通过油返回通道69流入曲柄室15。即是说，在压缩机中的润滑剂与排出制冷剂一起流动，并有被排到外部制冷系统的可能。但是，由于从经过分离腔63的排出制冷剂中分离出大量的润滑剂，并将该润滑剂返回曲柄室，因此，减少了排到外部制冷通路中的润滑剂量。

此外，分离腔63的合适的容积可用作膨胀型消声器，通过该分离腔63合适的容积与使排出气体以蜿蜒路径流动的分离通道66作用的相互配合，可以有效地减少排出制冷剂气体中的压力脉动。

上述第一实施例可以获得下述优点和效果。

首先，与排出制冷剂气体一起流到外部制冷系统中的润滑剂在分离腔63中被分离。从排出制冷剂气体中分离出的润滑剂经分离腔63返回曲柄室15，由此，在曲柄室15中将润滑剂保持在一个希望的量值上。结果，压缩机不会缺乏润滑剂，也就是说，在压缩机中作滑动运动的各种部件可以获得充分地润滑。如果排出的润滑剂流到外部制冷系统中，则有可能使润滑剂到达制冷蒸发器的内表面，引起热交换效率的降低，但是，由于可以防止这种排出的润滑剂流到外部制冷系统的量的增加，因此，避免了空调系统中制冷能力的降低。

再者，由于在分离腔63的内部形成分离通道66，该分离通道66使排出制冷剂的流动路径成为蜿蜒路径，由此，将润滑剂有效地从排出制冷剂中分离出来。

此外，由于油分离腔63通过将油分离部件61和62相互连接而形成，使油分离部件61和62的内部空间为整体空间，而两个油分离部件61、62分别一体地形成于前壳体11和气缸体12上。换句话说，为了构成分离腔63，只需要前壳体11和气缸体12，而不需要另设其他元件。这样，减少了构成压缩机的零部件的数目。

另一方面，借助于在油分离部件61、62上分别一体地形成的通道构成板67、68，把分离腔63进行分隔，构成蜿蜒分离通道66。换句话说，为了在分离腔63中构成蜿蜒分离通道66，除了需要油分离部件61、62即需要前壳体11和气缸体12之外，不需要另设其他元件，从而减少了构成压缩机的零部件数目。

此外，上述压缩机是能控制排出容量的可变容量型压缩机，控制曲柄室15内的压力，可改变排出容量。当压缩机中的滑动部件所产生的过热引起曲柄室15内的压力上升时，会导致排出容量出乎意料地减少。但是，根据本发明能够减少压缩机中缺乏润滑剂的现象发生，也就是说，可以避免曲柄室中压力意外地上升，由此，把压缩机的容量控制在一个稳定值上。

还有，由于分离腔63具有消声器的功能，可以减少排到外部制冷系统中的制冷剂的压力脉动。从而，减少了由压力脉动引起的振动及噪音。

最后，在分离腔63中分离的润滑剂流到作为低压边的邻近出口65的位置。由于油返回通道69位于邻近出口65的位置，因而，绝大部分在分离腔63中分离出的润滑剂可以返回曲柄室15。

在图3和图4所示的本发明的第二实施例中，在前部油分离部件61的内表面上一体地形成一个前部通道构成板71，而在后部油分离部件62上的内表面上一体地形成两个后部通道构成板72。当油分离部件61、62如图示那样组合在一起时，前部通道构成板71和后部通道构成板72的顶端彼此向相对板一侧的间隔空间中部分地伸出，由此，将油分离腔63部分地隔开，在油分离腔63中形成油分离通道73，使制冷剂气体沿蜿蜒路径流动。

采用这种结构，借助于分离通道73，可以对经过连通通道64导入油分离腔63中的制冷剂气体以下述方式进行导向操作，即让制冷剂气体沿着压缩机轴向L的方向流向出口65，并且使制冷剂气体的流动方向在L方向的横向上交替地变化。结果，可以获得如第一实施例所描述的油分离功能，将润滑剂从在分离腔63中流动的气体制冷剂中分离出来，并使分离出来的润滑剂流向邻近出口65的位置。

根据本实施例，将容量控制阀49以下述方式设置在后部油分离部件62中，即让构成气体供给通道74的阀元件50的高压入口50a在邻近于出口65的位置通向分离腔63。这样，在分离腔63中分离出来的并流向邻近于出口65位置的润滑剂，为了完成容量控制功能，与被导入的制冷剂气体一起经过容量控制阀49和气体供给通道74流进曲柄室15中。换句话说，本实施例中的气体供给通道74还起着油返回通道的作用。

如上文所述，第二实施例能以类似于第一实施例的方法来工作。此外，在接近压缩机最小容量的工作过程中，容量控制阀的作用是增加气体供给通道74的开度(气体供给通道74还起着油返回通道的作用)，由此提高了从油分离腔63导入曲柄室15的润滑剂量。结果，即使在再循环制冷剂量减少的接近最小容量的工作过程中，也能使压缩机中的作滑动运动的各种部件获得理想的润滑条件。另外，由于气体供给通道74还起着油返回通道的作用，从而省去了需要构成油返回通道的独立部件。

在不脱离本发明精神的前提下，还可以对本发明做出如下文所述的更进一步的变形。

在第一实施例中，排出的制冷剂气体的方向在图2所示的垂直方向发生变化。但是本发明并不限于这种情况。即是说，在图5所示的变形例中，下部通道构成板68具有位于其顶部的并沿水平方向延伸的部分68-1，而油分离部件61、62具有在其内侧壁上沿水平方向整体形成的伸出部分76。结果，使排出制冷剂气体的流动方向在横向上发生变化，即在壳体11到13的圆周方向发生变化。这样，在油分离腔63中构成排出制冷剂气体的更复杂的曲折通道，从而提高了油分离性能。

在图6所示的另一变形例中，对第一实施例做了改进，即在油分离通道66中形成节流口77，以减少过流面积。采用这种结构，在油分离通道中形成不连续的过流面积，从而增强了油分离腔63的消声作用。

再者，在所描述的实施例中，也可以只将前部油分离部件61和后部油分离部件62之一做成内部有封闭空间的盖状结构。换句话说，也可以仅在前壳体11或气缸体12的圆周部分形成油分离腔63。

还有，也可以将前部油分离部件61设置在气缸体12的外壳上，而将后部油分离部件62设置在后壳体13的外壳上，这样，在气缸体12和后壳体13之间构成油分离腔63。

最后，也可以将前部油分离部件61设置在前壳体11的外壳上，而将后部油分离部件62设置在后壳体13的外壳上，在气缸体12的外壳上形成一中间分离部件，由此将前部油分离部件61和后部油分离部件62的内部空间彼此相连。换句话说，分离腔以从前壳体11延伸到后壳体13的形式形成。

Claims

1、一种压缩机，包括：

由一组彼此相连而形成曲柄室的壳体部件构成的壳体；

2、根据权利要求1所述的压缩机，其特征是，所述的分离腔具有可以减少排出制冷剂气体的压力脉动的消声器的功能。

3、根据权利要求1所述的压缩机，其特征是，所述的分离通道在邻近于分离腔出口的位置通向分离腔。

4、根据权利要求1所述的压缩机，其特征是，所述的壳体形成有气缸孔，活塞可滑动地置于该气缸孔中，所述的操作装置包括可转动地支撑在壳体上的驱动轴和设置在曲柄室内的由驱动轴支撑的凸轮盘，而凸轮盘相对于驱动轴轴线的倾斜度可以调整，由此改变活塞的冲程量，使压缩机的容量改变。

5、根据权利要求4所述的压缩机，其特征是，为了调整容量，改变曲柄室内的压力，使曲柄室与容纳有活塞的气缸孔之间的压差发生变化，在连接油分离腔和曲柄室的油返回通道中设有容量控制阀，借助于该容量控制阀调整返回通道的开度，由此调节曲柄室内的压力。