JP2009024566A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】抽気通路から吸入室へ流出してしまうオイル量を低減できる圧縮機の提供を図る。
【解決手段】吸入室７とクランク室５とを連通する抽気通路３１は、駆動軸１０内に径方向に向けて形成され且つ間接的に吸入室７に連通する径方向通路３１ｂと、駆動軸１０に圧入固定されるロータ内に径方向に向けて形成され且つ駆動軸１０の径方向通路３１ｂとクランク室５とを連通接続する径方向通路３１ａと、を少なくとも備えて構成される。ロータの径方向通路３１ａの入口部６１は、その外周側６３よりも突設された筒状部６１として構成されるとともに、ロータ２１と斜板２４とを連結するための連結機構４０とは周方向において重ならない位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被圧縮媒体を圧縮する圧縮機に関し、特に車両用空調装置等の冷凍サイクルに介装されて冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する圧縮機に関する。

する。

特許文献１に開示される圧縮機は、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路を備えている。通常、クランク室内の各摺動部品に潤滑オイルを供給するためクランク室に潤滑オイルを貯留してある。そのため、抽気通路を備える圧縮機においては、クランク室内の潤滑オイルが抽気通路を通じて吸入室へ流出してしまい、主に以下の２つの問題点が生じる。第１に、潤滑オイルがクランク室から持ち出されてしまうと、クランク室内の摺動部品へのオイル供給が不足し、摺動部品に悪影響を与えてしまう。第２に、潤滑オイルがクランク室から持ち出されてしまうと、潤滑オイルがクランク室→吸入室→シリンダボア→吐出室→圧縮機外→冷凍サイクルの熱交換器（コンデンサ、エバポレータ）へと流通し、熱交換器の細管に付着して、熱交換器の熱交換効率を低下させてしまう。

このような観点から、従来の圧縮機には、特許文献２の図１〜３に開示されるようにクランク室と吸入室とを常時連通する抽気通路を駆動軸内に設け、抽気通路の入口部を駆動軸の径方向に設定したものがある。このような構造では、クランク室内に充満する冷媒に含まれるミスト状オイルは、抽気通路内に流れ込もうとする際に駆動軸の回転によって抽気通路の入口部の内周面に衝突して捕獲され、駆動軸の回転遠心力によってクランク室に押し戻されることとなる。そのため、クランク室内に充満する冷媒に含まれるミスト状オイルは、クランク室から吸入室へ流出しにくい構造となり、オイル流出量が減る。
特開昭６２−２０３９８０号公報 特開２００３−３４３４４０号公報

本発明はこのような従来技術をもとに為されたもので、その目的は抽気通路から吸入室へ流出してしまうオイル量をさらに低減できる圧縮機の提供である。

請求項１に記載の発明は、圧縮機であって、吸入室とクランク室とを連通する抽気通路が、駆動軸内に径方向に向けて形成され且つ前記吸入室と連通する径方向通路と、前記駆動軸の外周に圧入固定されるロータに径方向に向けて形成され且つ前記駆動軸の径方向通路と前記クランク室とを連通接続する径方向通路と、を少なくとも備えて構成され、前記ロータの径方向通路の入口部は、その外周側よりも突設された筒状部として構成されるとともに、前記ロータと斜板とを連結するための連結機構とは周方向において重ならない位置に設けられていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧縮機であって、前記駆動軸の径方向通路は前記駆動軸の径方向通路に対して通路断面積が小さいことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の圧縮機であって、前記筒状部の外周面は、先端側が基端側よりも除々にせり出したアンダーカット部を備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、被圧縮媒体とともにクランク室から抽気通路内に流れ込もうとするミスト状オイルは、駆動軸の回転運動によって抽気通路の入口部となるロータの径方向通路の内周面に衝突して捕獲される。そして、このようにロータの径方向通路に付着したオイルは、ロータの回転遠心力によってクランク室に押し戻される。これにより、クランク室の潤滑オイルが抽気通路を通じて吸入室に流出しにくい構造となり、簡素な構成で抽気通路からのオイル流出量を低減できる。

また請求項１に記載の発明によれば、ロータの径方向通路の入口部がロータの外周面から突出した筒形状に形成されているため、ロータの外周面に付着するオイルが、筒状部の段差を乗り越えて抽気通路に流入しにくくなる。

しかも請求項１に記載の発明によれば、ロータの径方向通路の入口部が、筒状部として形成されるとともに連結機構とは周方向において重ならないように設けられているため、ロータを成型する際に筒状部と連結機構が干渉することで型抜きの邪魔になることを防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、ロータの径方向通路は駆動軸の径方向通路に対して通路断面積が小さく設定されているため、抽気通路の入口において抽気通路に流入する被圧縮媒体の流速が上がる。そのため、抽気通路の入口において被圧縮媒体からミスト状のオイルを分離をしやすくなる。

請求項３に記載の発明によれば、前記筒状部の外周面は、先端側が基端側よりも除々にせり出したアンダーカット部を備えるため、ロータの外周面に付着するオイルが、さらに筒状部の段差を乗り越えて抽気通路に流入しにくくなる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１および２は第１実施形態の圧縮機を示し、図１は圧縮機の断面図、図２は図１の圧縮機の抽気通路の入口側を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態の圧縮機は斜板式の可変容量圧縮機であり、自動車などの車両に搭載される車両用空調装置の冷凍サイクルに介装されるものである。

この斜板式可変容量圧縮機は、複数のシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック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を形成するフロントヘッド４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアヘッド６と、を備えている。

これらシリンダブロック２、フロントヘッド４およびリアヘッド６は、スルーボルトによって締結固定されて、圧縮機のハウジング１を構成している。

バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。

バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉する図示せぬリード弁型の吸入弁が設けられ、一方、バルブプレート９のリアヘッド６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬリード弁型の吐出弁と、該吐出弁を保持するとともに吐出弁の開限を規制するリテーナ１５と、が設けられている。

シリンダブロック２およびフロントヘッド４の中心部には、ベアリング１７、３７、１８を介して駆動軸１０を回転自在に支持するシャフト支持孔１９、２０が設けられている。

クランク室５内には、駆動軸１０の外周から圧入固定されたロータ２１と、駆動軸１０に摺動自在に嵌装されたスリーブ２２と、スリーブ２２に傾動自在に装着された斜板２４と、が設けられている。斜板２４は、スリーブ２２に直接装着された略筒状のジャーナル２５と、該ジャーナル２５に固定された円板状の斜板本体２６と、を備えて構成されている。また、ロータ２１は、駆動軸１０に圧入される筒状のハブ部分２１ａと、ハブ部分２１ａから外径方向に突設する円板部２１ｂと、を備えて構成されている。

ロータ２１と斜板２４とは連結機構４０により連結されており、この連結機構４０は、斜板２４の傾斜を許容しつつもロータ２１の回転を斜板２４に伝達してロータ２１と斜板２４を一体的に回転させるものである。なお、本実施形態の連結機構４０は、ロータ２１から斜板２４側に突設されたヒンジアーム２１ｈと、斜板２４からロータ２１側へ突設されたヒンジアーム２４ｈと、これらヒンジアーム２１ｈ、２４ｈをピン２８、２８を介して連結するリンク２７と、を備えて構成されている。

各シリンダボア３に収容されたピストン２９は、斜板本体２６を挟んだ一対のシュー３０を介して該斜板本体２６に連結されていて、斜板本体２６が回転するとシリンダボア３内で往復動する。

圧縮機の基本機能は、このピストン２９の往復動により、被圧縮媒体としての冷媒を吸入室７→バルブプレート９の吸入孔→シリンダボア３内へと吸入し、シリンダボア３で圧縮したのち当該圧縮冷媒を、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔１２→吐出室８と吐出するものである。

本実施形態の圧縮機１は、圧縮機の吐出容量を可変とするために、圧力制御機構を備える。圧力制御機構は、クランク室５と吸入室７とを常時連通する抽気通路３１（図１中矢示）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路３２（図１中矢示）と、該給気通路３２を開閉する制御弁３３と、を備えて構成されている。抽気通路３１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へ帰還させるものであり、給気通路３２は、吐出室８からクランク室５への冷媒ガスを強制的に導入するものである。給気通路３２が圧力制御弁３３により開閉されると、吐出室８からクランク室５に向けて流れる冷媒ガス量が調整されてクランク室５の圧力が調節され、これにより斜板２４の傾斜角が変化しつまりピストンストロークが変化して、圧縮機の吐出容量が変化することとなる。

次に、抽気通路の構造をより詳しく説明する。

抽気通路３１は、クランク室５に一端が開口するようにロータ２１に貫通形成された径方向に延びる径方向通路３１ａと、ロータの径方向通路３１ａと直接連通するように駆動軸１０内に径方向に向けて設けられた径方向通路３１ｂと、駆動軸の径方向通路３１ｂと直接連通するように駆動軸１０内に軸方向に沿って設けられた軸方向通路３１ｃと、駆動軸の軸方向通路３１ｃと連通するシャフト支持孔１９の後端部３１ｄと、このシャフト支持孔１９の後端部３１ｄに連通するようにシリンダブロック２の後端面に設けられた溝部３１ｅと、このシリンダブロック２の溝部３１ｅに連通するようにバルブプレート９に貫通形成された孔部３１ｆと、このバルブプレート９の孔部３１ｆと吸入室７とを連通するようにリアヘッド６に設けられた孔部３１ｇと、を備えている（図１参照）。

ロータ２１の径方向通路３１ａの入口部６１は、ロータ２１の外周面から突出した筒状部６１として形成されている。

次に、本実施形態の圧縮機の作用を説明する。

駆動軸１０が回転すると、駆動軸１０と一体でロータ２１が回転し、このロータ２１の回転が連結機構４０を介して斜板２４に伝達される。斜板２４の回転は、一対のピストンシュー３０、３０によってピストン２９の往復動に変換され、ピストン２９がシリンダボア３内を往復動する。このピストン２９の往復動により、吸入室７内の冷媒がバルブプレート９の吸入孔１１を通じてシリンダボア３内に吸入されたのちシリンダボア３内で圧縮され、圧縮された冷媒がバルブプレート９の吐出孔１２を通じて吐出室８へと吐出される。

冷媒の吐出容量を変化させるには、制御弁３３を開閉することで、クランク室５内の圧力を調整し、ピストンの前後の圧力バランスを調整して、ピストンストロークを変化させる。より具体的には、制御弁３３によって給気通路３２を開くと、吐出室８から高圧の冷媒ガスが給気通路３２を通じてクランク室５に流れ込み、これによりクランク室５内の圧力が上昇する。クランク室５内の圧力が上昇すると、斜板２４がシリンダブロック２側に近接移動しつつ斜板２４の傾斜角が減少することで、ピストンストロークが小さくなり、吐出量が減少する。一方、制御弁３３によって給気通路３２を閉じると、抽気通路３１を通じてクランク室５内の冷媒ガスが吸入室７に常時抜けていっているため、次第に吸入室７とクランク室５との圧力差が無くなくなって均圧化していく。すると、斜板２４がシリンダブロック２から離れる方向に移動しつつ斜板２４の傾斜角が増大して、ピストンストロークが大きくなり、吐出量が増大する。

ここで、クランク室５内には、当該クランク室５内の摺動部品の潤滑を目的として潤滑オイルが貯留されているが、このオイルはロータ２１や斜板２４などの回転部品などによって掻き上げられてミスト状になってクランク室５内に充満し、クランク室５内の各摺動部品の摺動面に供給される。このミスト状オイルは、クランク室５内の冷媒ガスとともに抽気通路３１を通じて吸入室７へ流出していくことが懸念されるが、本実施形態では、以下のようにしてオイル流出量が少なくなる。

つまり、本実施形態の圧縮機においては、抽気通路３１の入口となるロータ２１の径方向通路３１ａが径方向に沿って延在しているため、クランク室５から冷媒ガスとともに抽気通路３１内に流れ込もうとするミスト状オイルは、駆動軸１０の回転運動によってロータ２１の径方向通路３１ａの内周面に衝突して捕獲される。そして、このようにロータ２１の径方向通路３１ａに付着したオイルは、ロータ２１の回転遠心力によってクランク室５に押し戻される。これにより、潤滑オイルがクランク室５から吸入室７へ流出しにくい構造となり、簡素な構成で抽気通路３１からのオイル流出量を低減できる。

また、本実施形態では、ロータ２１の径方向通路３１ａの入口部６１がロータ２１の外周面から突出した筒状部６１として形成されているため、ロータ２１の外周面に付着するオイルが筒状部６１の段差を乗り越えて抽気通路３１に流入しにくくなる。

なお、筒状部６１は、連結機構４０を構成するロータ２１のヒンジアーム２１ｈとは周方向において重ならない位置に設けられているため、ロータ２１を成型する際に筒状部６１とヒンジアーム２１ｈとが干渉することで型抜きの邪魔になることを、防止できるようになっている。

以下、本実施形態の効果をまとめる。

（１）本実施形態の圧縮機は、内部にクランク室５および吸入室７および吐出室８およびシリンダボア３を有するハウジング１と、前記ハウジング１に回動自在に軸支され前記クランク室５内で回転駆動する駆動軸１０と、前記駆動軸１０に固定されたロータ２１と、前記駆動軸１０に傾動自在に装着された斜板２４と、前記ロータ２１と前記斜板２４とを連結して、前記斜板２４の傾斜角の変更を許容しつつ前記斜板２４を前記ロータ２１とともに回転させる連結機構４０と、前記斜板２４の回転に伴って前記シリンダボア３内で往復動し当該往復動により被圧縮媒体としての冷媒を吸入・圧縮・吐出するピストン２９と、前記吸入室７と前記クランク室５とを連通する抽気通路３１と、を備えた圧縮機である。そして、前記抽気通路３１は、前記駆動軸１０内に径方向に沿って形成されて前記吸入室７に連通する径方向通路３１ｂと、前記ロータ２１内に径方向に沿って形成され且つ前記駆動軸１０の径方向通路３１ｂと前記クランク室５とを連通接続する径方向通路３１ａと、を少なくとも備えて構成されている。前記ロータの径方向通路３１ａの入口部６１は、その外周側の部分６３（この例ではロータのハブ部分２１ａの外周面６３）よりも突設された筒状部６１として構成されるとともに前記連結機構４０とは周方向において重ならない位置に設けられている。

そのため、本実施形態の圧縮機によれば、クランク室５から抽気通路３１内に冷媒ガスとともに流れ込もうとするミスト状オイルは、駆動軸１０の回転運動に伴い抽気通路３１の入口部としての径方向通路３１ａ、３１ｂの内周面に衝突して捕獲される。次に、径方向通路３１ａ、３１ｂでガスと分離されたオイルは、回転遠心力によってクランク室５に押し戻される。そのため、抽気通路３１がクランク室５と吸入室７とを常時連通する通路でありながらも、駆動軸１０の回転運動を利用して抽気通路３１の入口部３１ａ、３１ｂで積極的にオイル分離（気液分離）する構造となる。結果、簡素な構成でクランク室からのオイル流出量を低減できる。

しかも、径方向通路３１ａの入口端末からクランク室５内に飛散するオイルによって、クランク室５内の摺動部品へオイル供給できる効果もある。

また、ロータ２１の径方向通路３１ａの入口部６１がロータ２１の外周面から突出した筒状部６１として形成されているため、ロータ２１の外周面に付着するオイルが筒状部６１の段差を乗り越えて抽気通路３１に流入しにくくなる。また筒状部６１がロータ２１の外周面から突出する突出量ｄぶん、抽気通路３１の入口部としての径方向通路３１ａ、３１ｂの距離が長くなるので、遠心分離作用がさらに大きくなる。

また、ロータ２１の径方向通路３１ａの入口部６１は、筒状部６１として形成されるとともに連結機構４０を構成するロータ２１のヒンジアーム２１ｈとは周方向において重ならない位置に設けられているため、ロータ２１を成型する際に筒状部６１とヒンジアーム２１ｈとが干渉することで型抜きの邪魔になることを、防止できる。

なお、ロータの径方向通路の入口部を筒状部として形成するためにロータとは別部材からなる筒状部材をロータに嵌め込むことも考えられるが、このような構造に比べて本実施形態では部品点数が少なくて済み、製造コストを低減できる効果がある。

（２）また本実施形態の圧縮機は、駆動軸の径方向通路３１ｂに対してロータの径方向通路３１ａの通路断面積が小さくなっている。そのため、抽気通路の入口３１ａにおいて抽気通路３１に流入する冷媒の流速が上がり、抽気通路の入口３１ａにおいてミスト状オイルを冷媒から分離をしやすくなる。

次に、他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において上述の実施形態と同様の構成については同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第２実施形態）
図３および４は本発明の第２実施形態を示すものである。

図３および４に示す第２実施形態の圧縮機は、筒状部６１の外周面の形状が異なる。具体的には、第２実施形態の圧縮機では、筒状部６１の外周面が、先端側が基端側よりも除々にせり出したアンダーカット部６１ａを備えている。そのため、ロータ２１のハブ部分２１ａの外周面６３に付着するオイルが、筒状部６１の段差をさらに乗り越え難くなり、さらにオイルが抽気通路３１に流入しにくくなる。

（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態を示すものである。

図５に示す第３実施形態の圧縮機は、筒状部６１がヒンジアーム２１ｈに対して円周方向に９０°ズレている点で、筒状部６１がヒンジアーム２１ｈに対して円周方向に１８０°ズレている第１および第２実施形態と異なるが、この第３実施形態においても第１、２実施形態と同様の作用効果が得られる。

（変形例）
なお、上述の実施形態では、抽気通路３１の入口部としての径方向通路３１ａは１本であったが、本発明においては抽気通路３１の入口部としての径方向通路３１ａを軸方向に列べて複数設けたものであってもよいし、また、周方向に列べて複数設けたものであってもよい。

また、上述の実施形態においては駆動軸１０の軸方向通路３１ｃは駆動軸１０の中心線に沿って設けられているが、本発明においては遠心分離作用が発揮されれば駆動軸１０の軸方向通路３１ｃは駆動軸１０の中心線から偏心していてもよいしまた駆動軸１０の中心線に対して傾斜していてもよい。

また、上述の実施形態においては駆動軸１０およびロータ２１の径方向通路３１ｂ、３１ａは駆動軸１０の軸方向通路３１ｃに対して直交しているが、本発明においては遠心分離作用が発揮されればこれら径方向通路３１ｂ、３１ａが傾斜していてもよい。

さらに、上述の実施形態では斜板本体２６がジャーナル２５に対して固定されていることで斜板本体２６が駆動軸１０と一体的に回転するスワッシュ式の可変容量圧縮機を示したが、本発明は斜板本体２６がジャーナル２５に対して回転自在に装着されることで斜板本体２６が駆動軸１０と一体的に回転しないウォブル式の可変容量圧縮機にも適用できるし、その他のタイプの可変容量圧縮機にも適用できるし、また無論、可変容量圧縮機に限らず固定式の圧縮機にも適用できる。

本発明の第１実施形態の圧縮機の断面図である。 同圧縮機の抽気通路の入口部分を拡大して示す拡大断面図。 本発明の第２実施形態の圧縮機の抽気通路の入口部分を拡大して示す拡大断面図。 図４中の矢視ＩＶ方向から見た側面図。 本発明の第３実施形態の圧縮機のロータを概略的に示す斜視図。

符号の説明

１…圧縮機のハウジング
２…シリンダブロック（ハウジング）
３…シリンダボア
４…フロントヘッド（ハウジング）
５…クランク室
６…リアヘッド（ハウジング）
７…吸入室
８…吐出室
９…バルブプレート
１０…駆動軸
１１…吸入孔
１２…吐出孔
１５…リテーナ
１７…ベアリング
１９…シャフト支持孔
２１…ロータ
２１ｈ…ヒンジアーム
２２…スリーブ
２４…斜板
２４ｈ…ヒンジアーム
２５…ジャーナル
２６…斜板本体
２７…リンク
２８…ピン
２９…ピストン
３０…シュー
３１…抽気通路
３１ａ…径方向通路（抽気通路の入口部）
３１ｂ…径方向通路
３１ｃ…軸方向通路
３１ｄ…後端部
３１ｅ…溝部
３１ｆ…孔部
３１ｇ…孔部
３２…給気通路
３３…制御弁
４０…連結機構
６１…ロータの径方向通路の入口部（筒状部）
６１ａ…アンダーカット部
６３…外周側
ｄ…突出量

Claims (3)

1. 吸入室（７）とクランク室（５）とを連通する抽気通路（３１）が、駆動軸（１０）内に径方向に向けて形成され且つ前記吸入室（７）と連通する径方向通路（３１ｂ）と、前記駆動軸（１０）の外周に圧入固定されるロータ（２１）内に径方向に向けて形成され且つ前記駆動軸（１０）の径方向通路（３１ｂ）と前記クランク室（５）とを連通接続する径方向通路（３１ａ）と、を少なくとも備えて構成され、
   前記ロータの径方向通路（３１ａ）の入口部（６１）は、その外周側（６３）よりも突設された筒状部（６１）として構成されるとともに、前記ロータ（２１）と斜板（２４）とを連結するための連結機構（４０）とは周方向において重ならない位置に設けられている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、
   前記ロータの径方向通路（３１ａ）は、前記駆動軸の径方向通路（３１ｂ）よりも通路断面積が小さい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、
   前記筒状部（６１）の外周面は、先端側が基端側よりも除々に迫り出したアンダーカット部（６１ａ）を備えることを特徴とする圧縮機。

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