JP2007002853A - 固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリバルブを用いた固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑性を向上する。
【解決手段】回転軸２１には導入通路３１，３２及び供給通路２１１が形成されている。供給通路２１１は吸入室１４２に連通しており、導入通路３１，３２は、供給通路２１１に連通している。シリンダブロック１１，１２には吸入通路３３，３４がシリンダボア２７，２８と軸孔１１１，１２１とを連通するように形成されている。回転軸２１の回転に伴い、導入通路３１，３２は、吸入通路３３，３４に間欠的に連通する。回転軸２１の周面には連通孔２１２が形成されている。連通孔２１２は、斜板室２４と供給通路２１１とを連通する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の周囲に配列された複数のシリンダボア内にピストンを収容し、前記ピストンによって前記シリンダボア内に区画される圧縮室に吸入圧領域から冷媒を導入するための導入通路を有するロータリバルブを備えた固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造に関するものである。

特許文献１に開示されるピストン式圧縮機では、シリンダボア内に冷媒を導入するためにロータリバルブが採用されている。両頭ピストンは、斜板の回転によって往復動される。この両頭ピストンを用いた固定容量型斜板式圧縮機では、回転軸そのものがロータリバルブとなっている。シリンダボア内へ冷媒を導入するための吸入ポートをロータリバルブで開閉する構成は、シリンダボア内へ冷媒を導入するための吸入ポートを撓み変形可能な吸入弁で開閉する構造に比べ、体積効率の向上を可能にする。
特開平７−６３１６５号公報

ピストンによってシリンダボア内に区画される圧縮室内の冷媒は、ピストンとシリンダボアの周面との間から斜板を収容する斜板室に洩れる。従って、冷媒と共に流動する潤滑油も圧縮室から斜板室へ洩れる冷媒と共に流入する。しかし、圧縮室から斜板室へ洩れた冷媒は、回転軸の周面に沿って吸入圧領域へ流出する。そのため、斜板室内の潤滑油も吸入圧領域へ流出する。斜板室内では斜板の回転運動をピストンに伝達するためのシューと斜板との間で摺接が生じており、この摺接部位における潤滑が欠かせない。しかし、斜板室内の潤滑油が冷媒と共に回転軸の周面に沿って吸入圧領域に流出してしまうため、斜板室内に十分な潤滑油量を確保することができない。

本発明は、ロータリバルブを用いた固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑性を向上することを目的とする。

そのために本発明は、回転軸の周囲に配列された複数のシリンダボア内にピストンを収容し、前記回転軸と一体化されたカム体を介して前記回転軸の回転に前記ピストンを連動させ、前記ピストンによって前記シリンダボア内に区画される圧縮室に吸入圧領域から冷媒を導入するための導入通路及び前記導入通路と前記吸入圧領域とを連通する供給通路を有するロータリバルブを備えた固定容量型ピストン式圧縮機を対象とし、請求項１の発明では、前記カム体の収容室と前記供給通路とを連通する連通路を前記回転軸と一体的に回転する回転体又は前記回転軸に設けた。

連通路は、回転軸と一体的に回転し、収容室内のガス状の冷媒は、連通路を経由して吸入圧領域へ流出する。しかし、液状の潤滑油は、回転軸と一体的に回転する連通路へは入り難く、収容室内における潤滑油量を増やすことができる。

請求項２の発明では、請求項１において、前記回転軸内に前記供給通路を形成し、前記供給通路に連通するように前記回転軸の周面に形成された連通孔と、前記供給通路とから前記連通路を構成した。

ロータリバルブの導入通路へ冷媒を送るための供給通路を連通路の一部とした構成は、連通路の形成の上で簡便な構成である。
請求項３の発明では、請求項２において、前記ピストンは両頭ピストンとし、前記両頭ピストンを収容する前後一対のシリンダボアに対応する一対のロータリバルブが前記回転軸と一体的に回転するようにし、前後一対のスラスト軸受手段によって前記カム体を挟んで前記回転軸の軸線の方向における前記カム体の位置を規制し、前記回転軸の半径方向に見て前記一対のスラスト軸受手段の少なくとも一方と重なるように前記連通孔の配設位置を設けた。

収容室から連通路へ出て行く冷媒は、スラスト軸受手段へ潤滑油を誘導する。誘導された潤滑油の一部は、スラスト軸受手段の潤滑に寄与する。
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記ロータリバルブを前記回転軸に一体形成した。

このような一体構成は、部品点数を減らし、かつ圧縮機の組み付け工程を簡素にする。

本発明では、カム体の収容室と前記吸入圧領域とを連通する連通路を回転軸と一体的に回転する回転体又は前記回転軸に設けたので、ロータリバルブを用いた固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑性を向上し得るという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、接合された一対のシリンダブロック１１，１２にはフロントハウジング１３及びリヤハウジング１４が接合されている。フロントハウジング１３には吐出室１３１が形成されている。リヤハウジング１４には吐出室１４１及び吸入室１４２が形成されている。

シリンダブロック１１とフロントハウジング１３との間にはバルブプレート１５、弁形成プレート１６及びリテーナ形成プレート１７が介在されている。シリンダブロック１２とリヤハウジング１４との間にはバルブプレート１８、弁形成プレート１９及びリテーナ形成プレート２０が介在されている。バルブプレート１５，１８には吐出ポート１５１，１８１が形成されており、弁形成プレート１６，１９には吐出弁１６１，１９１が形成されている。吐出弁１６１，１９１は、吐出ポート１５１，１８１を開閉する。リテーナ形成プレート１７，２０にはリテーナ１７１，２０１が形成されている。リテーナ１７１，２０１は、吐出弁１６１，１９１の開度を規制する。

シリンダブロック１１，１２には回転軸２１が回転可能に支持されている。回転軸２１は、シリンダブロック１１，１２に貫設された軸孔１１１，１２１に挿通されている。回転軸２１は、軸孔１１１，１２１を介してシリンダブロック１１，１２によって直接支持されている。

フロントハウジング１３と回転軸２１との間には軸シール部材２２が介在されている。回転軸２１には斜板２３が固着されている。斜板２３は、シリンダブロック１１，１２間の斜板室２４に収容されている。シリンダブロック１１の端面と斜板２３の円環状の基部２３１との間にはスラストベアリング２５が介在されている。シリンダブロック１２の端面と斜板２３の基部２３１との間にはスラストベアリング２６が介在されている。スラストベアリング２５，２６は、斜板２３を挟んで回転軸２１の軸線２１３の方向の位置を規制するスラスト軸受手段である。

図２に示すように、シリンダブロック１１には複数のシリンダボア２７が回転軸２１の周囲に配列されるように形成されている。図３に示すように、シリンダブロック１２には複数のシリンダボア２８が回転軸２１の周囲に配列されるように形成されている。前後（フロントハウジング１３側を前側、リヤハウジング１４を後側としている）で対となるシリンダボア２７，２８には両頭ピストン２９が収容されている。

図１（ａ）に示すように、回転軸２１と一体的に回転する斜板２３の回転運動は、シュー３０を介して両頭ピストン２９に伝えられ、両頭ピストン２９がシリンダボア２７，２８内を前後に往復動する。両頭ピストン２９は、シリンダボア２７，２８内に圧縮室２７１，２８１を区画する。

回転軸２１を通す軸孔１１１，１２１の内周面にはシール周面１１２，１２２が形成されている。シール周面１１２，１２２の径は、軸孔１１１，１２１の他の内周面の径よりも小さくしてあり、回転軸２１は、シール周面１１２，１２２を介してシリンダブロック１１，１２によって直接支持される。

回転軸２１内には供給通路２１１が形成されている。供給通路２１１の始端は、回転軸２１の内端面にあってリヤハウジング１４内の吸入室１４２に開口している。回転軸２１には導入通路３１，３２が供給通路２１１に連通するように形成されている。

図２に示すように、シリンダブロック１１には吸入通路３３がシリンダボア２７と軸孔１１１とを連通するように形成されている。吸入通路３３の入口３３１は、シール周面１１２上に開口している。図３に示すように、シリンダブロック１２には吸入通路３４がシリンダボア２８と軸孔１２１とを連通するように形成されている。吸入通路３４の入口３４１は、シール周面１２２上に開口している。回転軸２１の回転に伴い、導入通路３１，３２の出口３１１，３２１は、吸入通路３３，３４の入口３３１，３４１に間欠的に連通する。

シリンダボア２７が吸入行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１（ａ）の左側から右側へ移動する行程〕にあるときには、出口３１１と吸入通路３３の入口３３１とが連通する。シリンダボア２７が吸入行程の状態にあるときには、回転軸２１の供給通路２１１内の冷媒が導入通路３１及び吸入通路３３を経由してシリンダボア２７の圧縮室２７１に吸入される。

シリンダボア２７が吐出行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１（ａ）の右側から左側へ移動する行程〕にあるときには、出口３１１と吸入通路３３の入口３３１との連通が遮断される。シリンダボア２７が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室２７１内の冷媒が吐出ポート１５１から吐出弁１６１を押し退けて吐出室１３１へ吐出される。吐出室１３１へ吐出された冷媒は、図示しない外部冷媒回路へ流出する。

シリンダボア２８が吸入行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１（ａ）の右側から左側へ移動する行程〕にあるときには、出口３２１と吸入通路３４の入口３４１とが連通する。シリンダボア２８が吸入行程の状態にあるときには、回転軸２１の供給通路２１１内の冷媒が導入通路３２及び吸入通路３４を経由してシリンダボア２８の圧縮室２８１に吸入される。

シリンダボア２８が吐出行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１（ａ）の左側から右側へ移動する行程〕にあるときには、出口３２１と吸入通路３４の入口３４１との連通が遮断される。シリンダボア２８が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室２８１内の冷媒が吐出ポート１８１から吐出弁１９１を押し退けて吐出室１４１へ吐出される。吐出室１４１へ吐出された冷媒は、外部冷媒回路へ流出する。外部冷媒回路へ流出した冷媒は、吸入室１４２へ還流する。

シール周面１１２，１２２によって包囲される回転軸２１の部分は、回転軸２１に一体形成されたロータリバルブ３５，３６となる。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、回転軸２１の周面には連通孔２１２が形成されている。連通孔２１２は、回転軸２１の半径方向に見てスラストベアリング２５と重なっている。連通孔２１２は、供給通路２１１と斜板室２４とを連通する。連通孔２１２と供給通路２１１とは、カム体である斜板２３の収容室である斜板室２４と、吸入圧領域である吸入室１４２とを連通する連通路３７を構成する。斜板室２４は、連通路３７のみを介して吸入圧領域である吸入室１４２に連通している。

第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１−１）圧縮室２７１，２８１内の冷媒の一部は、圧縮室２７１，２８１の周面と両頭ピストン２９の周面との間から斜板室２４へ洩れる。冷媒と共に流動する潤滑油も圧縮室２７１，２８１から斜板室２４へ洩れる冷媒と共に流入する。連通孔２１２は、回転軸２１の回転に伴って回転軸２１の軸線２１３の周りに周回する。斜板室２４内の冷媒ガスは、専ら連通孔２１２から供給通路２１１へ流出する。しかし、冷媒と共に流動する液状の潤滑油は、回転軸２１の軸線２１３の周りで周回する連通孔２１２内へは入りづらい。そのため、斜板室２４から供給通路２１１へ流出しようとする冷媒と共に流動する潤滑油の一部は、供給通路２１１へ流出する冷媒ガスから分離される。分離された潤滑油は、斜板室２４内の潤滑必要部位（例えば、斜板２３とシュー３０との摺接部位）の潤滑に寄与し、圧縮機における潤滑性が向上する。

本願発明者は、圧縮機の運転中に斜板室２４内に存在する潤滑油量が１０ｍｌ程度であった従来の圧縮機に連通孔２１２を設けた場合、圧縮機の運転中に斜板室２４内に存在する潤滑油量が６０ｍｌ程度に増加することを確認している。

（１−２）ロータリバルブ３５，３６の導入通路３１，３２へ冷媒を送るための供給通路２１１は、連通路３７の一部となっており、連通路のための新たな通路形成は実質的に連通孔２１２のみの形成となる。従って、ロータリバルブ３５，３６の導入通路３１，３２へ冷媒を送るための供給通路２１１を連通路３７の一部とした構成は、連通路３７の形成の上で簡便な構成である。

（１−３）連通路３７を構成する連通孔２１２は、回転軸２１の半径方向に見てスラストベアリング２５と重なる。従って、斜板室２４から連通路３７へ出て行く冷媒は、スラストベアリング２５へ潤滑油を誘導する。スラストベアリング２５へ誘導された潤滑油の一部は、スラストベアリング２５の潤滑に寄与する。

（１−４）回転軸２１にロータリバルブ３５，３６を一体形成した構成は、部品点数を減らし、かつ圧縮機の組み付け工程を簡素にする。
次に、図４〜図６の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。

回転軸３８にはロータリバルブ３９，４０が止着されている。回転軸３８は、一対のスラストベアリング４３，４４によって回転軸３８の軸線３８１の方向の位置を規制される。ロータリバルブ３９，４０に形成された導入通路４１，４２は、斜板室２４に連通している。導入通路４１，４２の出口４１１，４２１と吸入通路３３，３４の入口３３１，３４１とは、ロータリバルブ３９，４０の回転に伴って間欠的に連通する。フロントハウジング１３側に形成された吸入室１３２の冷媒は、供給通路４５及び導入通路４１及び吸入通路３３を経由して吸入行程にあるシリンダボア２７の圧縮室２７１に吸入される。リヤハウジング１４側の吸入室１４２の冷媒は、供給通路４６及び導入通路４２及び吸入通路３４を経由して吸入行程にあるシリンダボア２８の圧縮室２８１に吸入される。

ロータリバルブ３９，４０の内周面には連通路３９１，４０１が形成されている。連通路３９１は、吸入圧領域である吸入室１３２と斜板室２４とを連通する。連通路４０１は、吸入圧領域である吸入室１４２と斜板室２４とを連通する。斜板室２４は、連通路３９１，４０１と供給通路４５，４６とのみを介して吸入圧領域である吸入室１３２，１４２に連通している。

回転軸３８と一体的に回転する回転体としてのロータリバルブ３９，４０に形成された連通路３９１，４０１は、第１の実施の形態における連通路３７と同じ役割を果たす。第２の実施の形態では、第１の実施の形態における（１−１）項と同じ効果が得られる。

本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）第１の実施の形態において、スラストベアリング２６と対応する回転軸２１の周面の部位に連通孔２１２と同様の連通孔を設けること。このようにすればスラストベアリング２６の潤滑性が向上する。

（２）片頭ピストンを備えた固定容量型ピストン式圧縮機に本発明を適用すること。
（３）斜板以外の形状のカム体を備えたピストン式圧縮機に本発明を適用すること。
前記した実施の形態から把握できる請求項記載以外の発明について以下に記載する。

〔１〕請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記収容室は、前記連通路のみを介して前記吸入圧領域に連通している固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造。

第１の実施の形態を示し、（ａ）は圧縮機全体の側断面図。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。 第２の実施の形態を示す圧縮機緯全体の側断面図。 図４のＤ−Ｄ線断面図。 図４のＥ−Ｅ線断面図。

符号の説明

１３２，１４２…吸入圧領域である吸入室。２１，３８…回転軸。２１１…連通路を構成する供給通路。２１２…連通路を構成する連通孔。２３…カム体である斜板。２４…収容室である斜板室。２５，２６…スラスト軸受手段であるスラストベアリング。２７，２８…シリンダボア。２７１，２８１…圧縮室。２９…両頭ピストン。３１，３２…導入通路。３５，３６…ロータリバルブ。３７…連通路。３９，４０…回転体でもあるロータリバルブ。３９１，４０１…連通路。４１，４２…導入通路。４５，４６…供給通路。

Claims (4)

1. 回転軸の周囲に配列された複数のシリンダボア内にピストンを収容し、前記回転軸と一体化されたカム体を介して前記回転軸の回転に前記ピストンを連動させ、前記ピストンによって前記シリンダボア内に区画される圧縮室に吸入圧領域から冷媒を導入するための導入通路及び前記導入通路と前記吸入圧領域とを連通する供給通路を有するロータリバルブを備えた固定容量型ピストン式圧縮機において、
   前記カム体の収容室と前記供給通路とを連通する連通路を前記回転軸と一体的に回転する回転体又は前記回転軸に設けた固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造。
2. 前記供給通路は前記回転軸内に形成されており、前記連通路は、前記供給通路に連通するように前記回転軸の周面に形成された連通孔と、前記供給通路とからなる請求項１に記載の固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造。
3. 前記ピストンは両頭ピストンであり、前記両頭ピストンを収容する前後一対のシリンダボアに対応する一対のロータリバルブが前記回転軸と一体的に回転し、前記カム体は、前後一対のスラスト軸受手段によって挟まれて前記回転軸の軸線の方向の位置を規制されており、前記連通孔の配設位置は、前記回転軸の半径方向に見て前記一対のスラスト軸受手段の少なくとも一方と重なっている請求項２に記載の固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造。
4. 前記ロータリバルブは、前記回転軸に一体形成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の固定容量型ピストン式圧縮機における潤滑構造。

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