JP2006057490A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的にラジアル軸受およびシール部材を潤滑および冷却できる圧縮機の提供を図る。
【解決手段】 クランク室５内に駆動軸１０と一体に回転する回転部材（ラグプレート２１）を設け、ハウジング４は貫通孔４ｃの径方向外側に回転部材２１に対向する対向面４ｅを備え、回転部材２１のハウジング４との対向面２１ａに羽根４３を設けた。そのため、駆動軸１０と一体に回転部材２１が回転すると、ハウジング４と回転部材２１との対向面（４ｅ、２１ａ）間の流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が羽根４３によって外周側（クランク室５）に押り出される。この羽根４３のポンピング作用により、クランク室５内の流体は、クランク室５→オイル供給通路４１→隔離空間Ｒ２→ラジアル軸受１７→ハウジング４と回転部材２１との対向面間Ｒ１→クランク室５へと移動する。結果、効率的にラジアル軸受１７およびリップシール１９に潤滑オイルを供給できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば車両用空調装置などに利用される圧縮機に関する。

この種の圧縮機では、ハウジング（フロントハウジング、シリンダブロック）内に駆動軸が回転可能に支持され、この駆動軸の一端が貫通孔からハウジング外に突出している。貫通孔内には、駆動軸を回転自在に支持するラジアル軸受と、ラジアル軸受より外部側で駆動軸と貫通孔との隙間をシールするシール部材と、が設けれている。このシール部材およびラジアル軸受では潤滑オイルが不足する虞があるため、従来技術では、クランク室から、シール部材とラジアル軸受との間の隔離空間へ向けてオイル供給通路を設けたものがある（例えば特許文献１および２）。このような構造では、クランク室から隔離空間に潤滑オイルを供給することで、ラジアル軸受およびシール部材に潤滑オイルを供給できる。
特開２００２−３１００６７号公報 特開平１０−２２７２８１号公報

しかしながら前記従来技術では、オイル供給通路から隔離空間への潤滑オイルの供給が不足する場合が考えられる。例えば、駆動軸が高回転で回転する場合や、クラッチレス圧縮機に適用されて駆動軸が常時回転する場合などは、潤滑ならびに冷却のため、ラジアル軸受およびシール部材にさらに多くの潤滑オイルを供給したい。

本発明はこのような従来技術をもとに為されたもので、その目的は、効率的にラジアル軸受およびシール部材に潤滑オイルを供給できる圧縮機の提供である。

請求項１の発明によれば、内部にクランク室を形成するハウジングと、前記クランク室内に配置され且つ前記ハウジングに形成された貫通孔を通じて一端が前記ハウジング外に突出する回転軸と、前記貫通孔内に配置され前記回転軸を回転自在に支持するラジアル軸受と、前記貫通孔内の前記ラジアル軸受より外部側に配置され且つ前記回転軸と前記貫通孔との隙間をシールするシール部材と、前記貫通孔内の前記シール部材および前記ラジアル軸受の間に画成される隔離空間と前記クランク室とを連通するオイル供給通路と、を備えた圧縮機であって、
前記クランク室内に、前記回転軸に固定されて前記回転軸と一体に回転する回転部材を設け、前記ハウジングは、前記貫通孔の径方向外側に前記回転部材に対向する対向面を備え、前記回転部材の前記ハウジングとの対向面に、前記回転部材の回転に伴って対向面間の流体を外周方向に送り出す羽根を設けたことを特徴とするものである。

請求項２の発明によれば、請求項１に記載の圧縮機であって、前記ハウジングと前記回転部材との対向面間にはスラスト軸受が介在していることを特徴とするものである。

請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の圧縮機であって、前記オイル供給通路は、前記クランク室の底部に貯留する潤滑オイルの液面下に開口していることを特徴とするものである。

請求項４の発明によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の圧縮機であって、前記回転部材は、ピストンストロークを決める斜板に連結され、該斜板の傾動を許容しつつ該斜板と一体的に回転するラグプレートであることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の圧縮機であって、駆動源からの駆動力をクラッチを介さずに駆動軸に連結するクラッチレス式であることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、回転軸と一体に回転部材が回転すると、ハウジングと回転部材との対向面間の流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が、羽根により外周側（クランク室）に押し出される。この羽根のポンピング作用により、クランク室内の流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）がクランク室→オイル供給通路→隔離空間→ラジアル軸受→ハウジングと回転部材との対向面間→クランク室へと移動する。結果、ラジアル軸受およびリップシールに効率的に潤滑オイルを供給できる。

請求項２の発明によれば、ハウジングと回転部材との対向面間にはスラスト軸受が介在しているめ、対向面間に流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が流れにくい構造となり、請求項１の構造がより効果的に作用する。

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明の効果に加え、オイル供給通路はクランク室の底部に貯留する潤滑オイルの液面下に開口しているため、羽根のポンピング作用を利用して、液状潤滑オイルをクランク室底部からオイル供給通路を介してラジアル軸受およびリップシールに常時供給できる。

請求項４の発明によれば、請求項１〜３の発明の効果に加え、回転部材はラグプレートであるため、別途の回転部材を設ける必要がなく、圧縮機の製造原価を削減できる。

請求項５の発明によれば、請求項１〜４の発明の効果に加え、圧縮機がクラッチレス式の圧縮機であるため、駆動軸とリップシールは常時摺動接触することとになる。このような構造ではリップシールの過度の発熱が懸念されるため、請求項１〜４にように十分な潤滑オイルをリップシールに供給できる構造が好ましい。

以下、本発明にかかる一実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、圧縮機の全体の概略構造を説明する。図１第１実施形態の圧縮機の構造を概略的に示す側断面図である。図１に示すように、圧縮機は、クラッチレス式の可変容量圧縮機である。

圧縮機の全体構造
圧縮機は、シリンダブロック２と、フロントハウジング４と、リアハウジング６と、バルブプレート９と、によりそのハウジングを構成している。

シリンダブロック２は、全体として円柱状に形成されている。シリンダブロック２には、ピストン２９を摺動自在に保持するシリンダボア（圧縮室）３が貫通形成されている。シリンダボア３は、シリンダブロック２の軸線方向に向けて貫通するもので、且つ、シリンダブロック２の円周方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。

フロントハウジング４は全体として略円形容器状に形成されている。フロントハウジング４は、シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成する。

クランク室５内には、駆動軸１０が設けられている。駆動軸１０は、一端部がシリンダブロック２中心部の貫通孔２ｃに軸受１５を介して回転自在に支持され、他端部がフロントハウジング４中心部の貫通孔４ｃに軸受１７を介して回転自在に支持されている。なお、フロントハウジング４の貫通孔４ｃにはラジアル軸受１７よりも開口端側にリップシール１９が設けられている。このリップシール１９は、クランク室５内の冷媒が貫通孔４ｃ（駆動軸１０）に沿って漏洩するの防ぐために、駆動軸１０の外周面に押接され、駆動軸１０の回転時には駆動軸１０と強く摺動接触するようになっている。

また、クランク室５内には、駆動軸１０の軸方向にスライド自在に装着された図示せぬスリーブに対して揺動自在に装着されたジャーナル２４と、該ジャーナル２４に固定された斜板２６と、が設けられている。これにより斜板２６は、駆動軸１０上をスライド自在であるとともに駆動軸１０に対して傾動自在となっている。

また、クランク室５内には、駆動軸１０に固定されて駆動軸１０と一体的に回転するラグプレート２１が設けられている。なお、ラグプレート２１は、フロントハウジング４の縦壁部４ａにスラスト軸受１８を介して回転自在に支持されており、該縦壁部４ａに近接配置されている。このラグプレート２１とジャーナル２１とはリンク２７を介して連結されていて、リンク２７によりラグプレート２１とジャーナル２４（および斜板２６）が一体に回転するようになっている。このとき、ジャーナル２４およびこれに固定された斜板２６は、傾斜角を変化できる状態である。

そして、各シリンダボア３に収容されたピストン２９は、一対のシュー３０を介して斜板２６と連結されていて、これによりピストン２９は斜板２６が回転すると斜板２６の傾斜角に応じたストロークでシリンダボア３内をピストン運動する。

リアハウジング６は、全体として略カップ形状にに形成されている。リアハウジング６は、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合されている。リアハウジング６とバルブプレート９との間には吸入室７および吐出室８が形成され、これら吸入室７及び吐出室８は図示せぬ外部循環回路に接続されている。

バルブプレート９は、全体として略円板状に形成され、貫通孔（吸入孔１１および吐出孔１２）を備えている。吸入孔１１はシリンダボア３と吸入室７とを連通する通路であり、一方、吐出孔１２はシリンダボア３と吐出室８とを連通する通路である。また、吸入孔１１はシリンダボア３側に位置する吸入弁１１ｖにより開閉され、一方、吐出孔１２は吐出室８側に位置する吐出弁１２ｖにより開閉される。なお、吸入弁１１ｖおよび吐出弁１２ｖは、金属板に形成されたフラッパ弁として形成されている。

駆動伝達機構
駆動軸１０の一端部にはクラッチレス式の駆動伝達機構３０が装着されている。駆動伝達機構３０は、フロントハウジング４のボス部４ｂの外周側に回転自在に取り付けられ且つ外部駆動源Ｅによって回転するプーリ３１と、駆動軸１０の突出端に固定されて駆動軸１０と一体に回転するドライブプレート３２と、プーリ３１とドライブプレート３２とを連結する連結部３３と、を備えている。連結部３３は、トルクリミッター機能を有するもので、しきい値以下の回転負荷ではプーリ３１とドライブプレート３２とを一体に連結し、しきい値以上の回転負荷ではプーリ３１とドライブプレート３２と連結を破断する。これにより、ピストン２９の焼き付きなど異常時にプーリ３１およびドライブプレート３２の一方が突然停止しても、連結部３３が破断してその他の部品を破損させないようになっている。

圧縮機の基本動作
外部駆動源Ｅによってプーリ３１が回転するとドライブプレート３２ならびに駆動軸１０が回転する。駆動軸１０が回転すると、ラグプレート２１が回転し、これに伴い斜板２６が回転する。斜板２６が回転すると斜板２６の傾斜角に応じたストロークでピストン２９が往復動する。

このピストン２９の往復動により、被圧縮媒体（例えば冷媒）が、外部循環回路→吸入室７→バルブプレート９の吸入孔１１→シリンダボア３内へと吸入されてこのシリンダボア３内で高温高圧に圧縮され、そして、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔１２→吐出室８→外部循環回路へと吐出される。

圧縮機の吐出量の制御（斜板の傾斜角の制御）
吐出容量を可変とするために、圧縮機には、クランク室５と吸入室７とを常時連通する抽気通路（図示せず）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路（図示せず）と、該給気通路を開閉する制御弁（図示せず）と、が設けられている。上記抽気通路は、クランク室５内の冷媒ガス圧力に応じてクランク室５内の冷媒ガスを吸入室７へ帰還させる通路である。上記給気通路は、制御弁により開閉されて吐出室８からクランク室５に向けて流れる冷媒ガスを吸入する通路である。制御弁の開閉制御によりクランク室５（ピストンの背面圧）が調整されると、ピストンストロークが変化して（つまり斜板２６の傾斜角が変化して）、圧縮機の吐出量が変化する。

潤滑オイルの供給
次に図２〜５を参照しつつ圧縮機内の摺動部への潤滑オイルの供給について説明する。図２は本実施形態の圧縮機の要部の断面図である。なお図２において、駆動軸１０に装着される部品（ジャーナル２４、斜板２６、リンク２７等）はラグプレート２１を除いて省略されている。

圧縮機で圧縮される冷媒には潤滑オイルが混合されており、クランク室５内にはミスト状の潤滑オイルが充満している。これは、シリンダボア３とピストン２９との隙間からクランク室５内に漏れるブローバイガス（冷媒ガス）中にはミスト状の潤滑オイルが含まれているとともに、クランク室５の底部に貯留する液状の潤滑オイルが、斜板２６の回転持に掻き上げられてミスト状の潤滑オイルとなるためである。

クランク室５内を漂うミスト状の潤滑オイルは、クランク室５内の摺動部品（軸受１５、１７、１８やヒンジ機構）などの隙間に入り込みこれら摺動部品の潤滑を行っている。

ここで、フロントハウジング４とラグプレート２１との対向面（４ｅ、２１ａ）間にスラスト軸受１８および空間Ｒ１が存在するため、貫通孔４ｃ内のラジアル軸受１７およびリップシール１９への潤滑オイルの供給はスムーズに行かない。そのため、これらラジアル軸受１７およびリップシール１９への潤滑オイルの供給は、フロントハウジング４の壁部４ａに貫通形成されたオイル供給通路４１を通じて行われる。オイル供給通路４１は、貫通孔４ｃ内のリップシール１９とラジアル軸受１７との間の隔離空間Ｒ２と、スラスト軸受１８よりも外周側でクランク室５と、を連通している。

オイル供給通路４１のクランク室５側の開口４１ａは、クランク室５底部に向けられており、液状の潤滑オイル４０の液面下に位置している。また、オイル供給通路４１の隔離空間Ｒ２側の開口４１ｂは、リップシール１９のリップリング部１９ｂに向けられている。

そして、この実施形態では、クランク室５からオイル供給通路４１を介して隔離空間Ｒ２へオイル供給をスムーズに行うため、ラグプレート２１のフロントハウジング４との対向面２１ａに、対向面間Ｒ１に臨む複数の羽根４３が設けられている。ラグプレート２１の羽根４３は、ラグプレート２１の中心から略放射状に設けられ、回転方向に対して所定の傾斜角で直線または湾曲して設けれている。

ラグプレート２１が回転すると、羽根４３により空間Ｒ１内の流体（おもに冷媒ガス）は外方に移動し（図４参照）スラスト軸受１８内の隙間を通じてスラスト軸受１８より外周側（クランク室５）に押し出される。これにより、流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が強制的にクランク室５→オイル供給通路４１→隔離空間Ｒ２→ラジアル軸受１７→空間Ｒ１→スラスト軸受１８→クランク室５へと移動する。結果、ラジアル軸受１７およびリップシール１９の潤滑および冷却を効率的にできる。

なお、図２中符号４５は、スラスト軸受１８を位置決めするためにスラスト軸受１８の内周縁に沿って形成された環状の凸部である。

効果
以下、この第１実施形態の効果をまとめる。

第１に、この第１実施形態は、クランク室５内に駆動軸１０に固定されて駆動軸１０と一体に回転する回転部材（ラグプレート２１）を設け、ハウジング４は貫通孔４ｃの径方向外側に回転部材２１に対向する対向面４ｅを備え、回転部材２１のハウジング４との対向面２１ａに、回転部材２１の回転に伴って対向面４ｅ間の流体を外周方向に送り出す羽根４３を設けた構造である。

そのため、駆動軸１０と一体に回転部材２１が回転すると、ハウジング４と回転部材２１との対向面（４ｅ、２１ａ）間の流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が羽根４３によって外周側（クランク室５）に押し出される。この羽根４３のポンピング作用により、クランク室５内の流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が、クランク室５→オイル供給通路４１→隔離空間Ｒ２→ラジアル軸受１７→ハウジング４と回転部材２１との対向面間Ｒ１→クランク室５へと移動する。結果、ラジアル軸受１７およびリップシール１９に効率的に潤滑オイルを供給できる。

第２に、この第１実施形態は、ハウジング４と回転部材２１との対向面間Ｒ１にはスラスト軸受１８が介在する構造である。そのため、対向面間Ｒ１に流体（冷媒ガスおよび潤滑オイル）が流れにくい構造となり、羽根４３のポンピング作用がより効果的に作用する。

第３に、この第１実施形態によれば、オイル供給通路４１はクランク室５の底部に貯留する潤滑オイル４０の液面下に開口した構造である。そのため、羽根４３のポンピング作用を利用して、液状の潤滑オイルをラジアル軸受１７およびリップシール１９に常時供給できる。

第４に、この第１実施形態によれば、回転部材２１はラグプレート２１であるため、別途の回転部材を設ける必要がなく、圧縮機の製造原価を削減できる。

第５に、この第１実施形態によれば、圧縮機がクラッチレス式圧縮機であるため、駆動軸１０とリップシール１９は常時摺動接触することとなる。このような構造ではリップシール１９の過度の発熱が懸念されるため、上述のように十分な潤滑オイルをリップシール１９に供給できる構造が好ましい。

以下、その他の実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同様に構造については同一符号を付けて構造およびその作用効果を説明する。

（第２実施形態）
図６〜図７は本発明の第２実施形態を示すものである。

この第２実施形態の圧縮機は、回転部材としてのラグプレート２１Ａの羽根４３Ａがスラスト軸受１８Ａよりも径方向外側に設けられている点で、回転部材としてのラグプレート２１の羽根４３がスラスト軸受１８よりも径方向内側に設けられている第１実施形態と異なっている。この第２実施形態によれば、羽根４３Ａの位置が異なるものの第１実施形態と同様に効果を得ることができる。

（変形例）
なお、本発明は上述の第１〜第２実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例も含まれるものとする。

なお、第１〜第２実施形態では、羽根はシロッコファン型であるが、本発明では羽根はその他の形状であってもよい。

また、第１〜第２実施形態では、オイル供給通路が隔離空間に向けて上傾斜になっているが、本発明ではオイル供給通路はクランク室の上部に向けて開口して隔離空間に向けて下り傾斜であってもよい。この場合、オイル供給通路の内部または開口端周縁に付着した潤滑オイルが、自重により隔離空間に移動する。そのため、第１〜２実施形態のように、オイル供給通路を隔離空間に向けて上り傾斜に構成すると十分なオイルの吸い上げ効果が期待できない場合などには、好ましい。

圧縮機の全体構造を示す概略図。 第１実施形態の圧縮機の要部を示す断面図。 図２中のＩＶ部の拡大断面図。 第１実施形態の圧縮機に用いるラグプレートの正面図。 図４のラグプレートの斜視図。 第２実施形態の圧縮機の要部を示す断面図。 第２実施形態の圧縮機に用いるラグプレートの正面図。

符号の説明

４…フロントハウジング（ハウジング）
４ｃ…貫通孔
４ｅ…対向面
５…クランク室
１０…駆動軸
１７…ラジアル軸受
１８…スラスト軸受
１８Ａ…スラスト軸受
１９…リップシール（シール部材）
１９ｂ…リップリング部
２１、２１Ａ…ラグプレート（回転部材）
２１ａ…対向面
２４…ジャーナル
２６…斜板
２９…ピストン
４０…潤滑オイル
４１…オイル供給通路
４１ａ…開口
４３、４３Ａ…羽根
Ｅ…外部駆動源
Ｒ１…対向面間
Ｒ２…隔離空間

Claims (5)

1. 内部にクランク室（５）を形成するハウジング（４）と、
   前記クランク室（５）内に配置され且つ前記ハウジング（４）に形成された貫通孔（４ｃ）を通じて一端が前記ハウジング（４）外に突出する回転軸（１０）と、
   前記貫通孔（４ｃ）内に配置され前記回転軸（１０）を回転自在に支持するラジアル軸受（１７）と、
   前記貫通孔（４ｃ）内の前記ラジアル軸受（１７）より外部側に配置され、前記回転軸（１０）と前記貫通孔（４ｃ）との隙間をシールするシール部材（１９）と、
   前記貫通孔（４ｃ）内の前記シール部材（１９）と前記ラジアル軸受（１７）との間に画成される隔離空間（Ｒ２）と、前記クランク室（５）と、を連通するオイル供給通路（４１）と、
   を備えた圧縮機であって、
   前記クランク室（５）内に、前記回転軸（１０）に固定されて前記回転軸（１０）と一体に回転する回転部材（２１）を設け、
   前記ハウジング（４）は、前記貫通孔（４ｃ）の径方向外側に前記回転部材（２１）に対向する対向面（４ｅ）を備え、
   前記回転部材（２１）の前記ハウジング（４）との対向面（２１ａ）に、前記回転部材（２１）の回転に伴って対向面間（Ｒ１）の流体を外周方向に送り出す羽根（４３）を設けたことを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１に記載の圧縮機であって、
   前記ハウジング（４）と前記回転部材（２１）との対向面間（Ｒ１）にはスラスト軸受（１８）が介在していることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１または２に記載の圧縮機であって、
   前記オイル供給通路（４１）は、前記クランク室（５）の底部に貯留する潤滑オイル（４０）の液面下に開口していることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の圧縮機であって、
   前記回転部材（２１）は、傾斜角に応じてピストンストロークを決める斜板（２６）に連結され、該斜板（２６）の傾動を許容しつつ該斜板（２６）と一体的に回転するラグプレート（２１）であることを特徴とする圧縮機。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の圧縮機であって、
   駆動源（Ｅ）からの駆動力をクラッチを介さずに前記回転軸（１０）に連結したクラッチレス式圧縮機であることを特徴とする圧縮機。
   

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