JP2010013987A - ピストン式圧縮機における冷媒吸入構造 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入室の外周に設けた吐出室の外周側から吸入室へ冷媒を供給する構成のピストン式圧縮機における吐出脈動の低減を図りつつ吸入効率の向上に寄与可能な冷媒吸入構造を提供する。
【解決手段】フロントハウジング１３には副吸入室１３０、主吸入室１３１及び吐出室１３２が形成されている。吐出室１３２は、主吸入室１３１の外周を包囲する環状形状に形成されている。副吸入室１３０は、吐出室１３２の外周を包囲する環状形状に形成されている。吐出室１３２を形成するフロントハウジング１３の内壁には複数の衝立３３が吐出室１３２に張り出すように形成されている。各衝立３３内には吸入通路３３１が副吸入室１３０と主吸入室１３１とを連通するように貫設されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピストン式圧縮機における冷媒吸入構造に関する。

吐出室及び吸入室を設けた室形成ハウジングの外周側から吸入室へ冷媒を供給すると共に、ハウジング内の吐出室から前記室形成ハウジングの外周側へ吐出冷媒を排出するピストン式圧縮機では、吐出室の外周側又は環状の吐出室の内周側に吸入室が配置される。吐出室の外周側に吸入室を設けた圧縮機は、例えば特許文献１，３に開示されており、環状の吐出室の内周側に吸入室を設けた圧縮機は、例えば特許文献２に開示されている。

特許文献１では、環状の吐出室の内周側に油溜室が設けられており、吸入室と油溜室とが吐出室を横断する連通路によって繋がれている。連通路を経て流通する冷媒から分離された油は、油溜室に貯留される。

環状の吐出室の内周側に吸入室を設けると共に、室形成ハウジングの外周側から吸入室へ冷媒を供給する構成の圧縮機では、吸入室へ冷媒を供給するための通路は、室形成ハウジングの体格増を回避する観点から、吐出室を横断するように設けるのがよい。この場合、環状の吐出室を周方向に分断してしまうと吐出脈動の抑制効果が低減するため、特許文献１に開示のように、環状の吐出室は、通路によって分断されない１繋がりの室であることが望ましい。
実開昭５９−１０５０７６号公報 特開平７−２３３７８３号公報 特開２０００−１２０５３２号公報

特許文献２では、吐出室に複数のリブを設けて吐出室を複数の準小室に分割する構成が開示されている。特許文献２では、隣り合う準小室が分断されないで互いに連通しているので、吐出脈動の抑制効果が得られる旨の記載がある。しかし、吐出室を横断し、且つ吸入効率の向上に寄与可能な吸入通路の構成に関しての開示はない。

本発明は、吸入室の外周に設けた吐出室の外周側から吸入室へ冷媒を供給する構成のピストン式圧縮機における吐出脈動の低減を図りつつ吸入効率の向上に寄与可能な冷媒吸入構造を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸の回転に連動するピストンがシリンダブロックに形成されたシリンダボアに収容されており、圧縮機のハウジング内には、前記シリンダボア内に区画される圧縮室に至る吸入圧領域と、前記圧縮室内の冷媒の吐出先である環状の吐出室とが設けられているピストン式圧縮機における冷媒吸入構造を対象とし、請求項１の発明では、前記吐出室に張り出す複数の衝立が前記吐出室に設けられており、前記吸入圧領域は、前記吐出室の外周を包囲するように設けられた副吸入室と、前記環状の吐出室によって包囲されるように設けられた主吸入室とからなり、前記副吸入室の冷媒を前記主吸入室へ導入する複数の吸入通路が前記複数の衝立に１対１に対応して通されている。

吐出室に張り出す複数の衝立は、吐出脈動の低減に寄与し、複数の衝立内に吸入通路を通した構成は、吸入効率の向上に寄与可能である。
好適な例では、前記シリンダブロックには室形成ハウジングが連結されており、前記吐出室、前記副吸入室及び前記主吸入室は、前記室形成ハウジング内に形成されており、前記衝立は、前記室形成ハウジングの内壁に形成されている。

室形成ハウジングの内壁から吐出室に張り出す複数の衝立は、吐出脈動の低減に寄与する。
好適な例では、前記圧縮室に前記主吸入室から冷媒を供給するための供給通路を有するロータリバルブが前記回転軸に設けられており、前記圧縮室に連通して前記供給通路に連通可能な連通路が前記シリンダブロックに設けられている。

ロータリバルブを備えたピストン式圧縮機では、吸入室が吐出室の内周側に配置される構成が必然である。このようなロータリバルブを備えたピストン式圧縮機は、本発明の適用対象として好適である。

前記ピストン式圧縮機は、前後で対となる一対のシリンダブロックにそれぞれ形成されたシリンダボアに両頭ピストンが収容された両頭ピストン式圧縮機であり、前記一対のシリンダブロックの一方には第１室形成ハウジングが連結されており、前記一対のシリンダブロックの他方には第２室形成ハウジングが連結されており、前記第１室形成ハウジング及び第２室形成ハウジングのそれぞれには前記複数の衝立及び前記複数の吸入通路が設けられている。

両頭ピストン式圧縮機では、吸入室を吐出室の内周側に配置した構成は、回転軸の軸封装置の潤滑に関して有利である。

本発明の冷媒吸入構造は、吸入室の外周に設けた吐出室の外周側から吸入室へ冷媒を供給する構成のピストン式圧縮機における吐出脈動の低減を図りつつ吸入効率の向上に寄与可能であるという優れた効果を奏する。

以下、固定容量型の両頭ピストン式圧縮機に本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、接合された一対のシリンダブロック１１，１２の一方のシリンダブロック１１には第１室形成ハウジングとしてのフロントハウジング１３が連結されており、他方のシリンダブロック１２には第２室形成ハウジングとしてのリヤハウジング１４が連結されている。シリンダブロック１１，１２、フロントハウジング１３及びリヤハウジング１４は、両頭ピストン式圧縮機１０の全体ハウジングを構成する。

シリンダブロック１１，１２には回転軸２５がラジアルベアリング２６，２７を介して回転可能に支持されている。回転軸２５には斜板２８が固着されている。
フロントハウジング１３と回転軸２５との間にはリップシール型の軸封装置３５が介在されている。軸封装置３５は、回転軸２５の周面とフロントハウジング１３との間からの冷媒洩れを防止する。

図２（ａ）に示すように、フロントハウジング１３には吸入圧領域である副吸入室１３０、吸入圧領域である主吸入室１３１、及び吐出圧領域である吐出室１３２が形成されている。主吸入室１３１と吐出室１３２とは、環状の隔壁１５Ａによって区画されており、吐出室１３２は、主吸入室１３１の外周を包囲する環状形状に形成されている。副吸入室１３０と吐出室１３２とは、環状の隔壁１５Ｂによって区画されており、副吸入室１３０は、吐出室１３２の外周を包囲する環状形状に形成されている。

図１に示すように、フロントハウジング１３には潤滑用通路１３４が形成されている。潤滑用通路１３４は、軸封装置３５を収容する空間３５１と主吸入室１３１とを連通しており、冷媒と共に流動する潤滑油が主吸入室１３１から潤滑用通路１３４を経由して空間３５１へ流入可能である。空間３５１へ流入した潤滑油は、軸封装置３５を潤滑する。

吐出室１３２を形成するフロントハウジング１３の内壁１３３には複数の衝立３３〔図２（ａ）に示すように、本実施形態では４つ〕がバルブプレート１６に向かって吐出室１３２に張り出すように形成されている。衝立３３は、隔壁１５Ａから吐出室１３２を横断して隔壁１５Ｂに至る。

各衝立３３内には吸入通路３３１が副吸入室１３０と主吸入室１３１とを連通するように貫設されている。
図１に示すように、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１６、弁形成プレート１７，１８及びリテーナ形成プレート１９が介在されている。バルブプレート１６、弁形成プレート１８及びリテーナ形成プレート１９には吸入ポート１６１が形成されている。バルブプレート１６及び弁形成プレート１７には吐出ポート１６２が形成されている。弁形成プレート１７には吸入弁１７１が形成されており、弁形成プレート１８には吐出弁１８１が形成されている。吸入弁１７１は、吸入ポート１６１を開閉し、吐出弁１８１は、吐出ポート１６２を開閉する。リテーナ形成プレート１９にはリテーナ１９１が形成されている。リテーナ１９１は、吐出弁１８１の開度を規制する。

シリンダブロック１１、バルブプレート１６及びフロントハウジング１３には冷媒導入通路１１１及び冷媒吐出通路１１２が回転軸２５の軸方向に延びるように形成されている。冷媒導入通路１１１は、副吸入室１３０に連通しており、冷媒吐出通路１１２は、吐出室１３２に連通している。

シリンダブロック１１、バルブプレート１６及びフロントハウジング１３には冷媒吐出通路１１２が回転軸２５の軸方向に延びるように形成されている。冷媒導入通路１１１は、副吸入室１３０に連通しており、冷媒吐出通路１１２は、吐出室１３２に連通している。

図２（ａ）に示すように、環状の吐出室１３２は、複数の衝立３３によって複数の準小室Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に区画されているが、吐出室１３２は、環状の１繋がりの室である。冷媒吐出通路１１２から離れた準小室Ｒ３，Ｒ４は、シリンダボア２９と１対１に対応しており、冷媒吐出通路１１２に近い準小室Ｒ１，Ｒ２は、２つのシリンダボア２９と対応している。

図２（ｂ）に示すように、リヤハウジング１４には吸入圧領域である副吸入室１４０、吸入圧領域である主吸入室１４１、及び吐出圧領域である吐出室１４２が形成されている。主吸入室１４１と吐出室１４２とは、環状の隔壁２４Ａによって区画されており、吐出室１４２は、主吸入室１４１の外周を包囲する環状形状に形成されている。副吸入室１４０と吐出室１４２とは、環状の隔壁２４Ｂによって区画されており、副吸入室１４０は、吐出室１４２の外周を包囲する環状形状に形成されている。

図１に示すように、吐出室１４２を形成するリヤハウジング１４の内壁１４３には複数の衝立３４〔図２（ｂ）に示すように、本実施形態では４つ〕がバルブプレート２０に向かって吐出室１４２に張り出すように形成されている。衝立３４は、隔壁２４Ａから吐出室１４２を横断して隔壁２４Ｂに至る。

各衝立３４内には吸入通路３４１が副吸入室１４０と主吸入室１４１とを連通するように貫設されている。
図１に示すように、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２０、弁形成プレート２１，２２及びリテーナ形成プレート２３が介在されている。バルブプレート２０、弁形成プレート２２及びリテーナ形成プレート２３には吸入ポート２０１が形成されている。バルブプレート２０及び弁形成プレート２１には吐出ポート２０２が形成されている。弁形成プレート２１には吸入弁２１１が形成されており、弁形成プレート２２には吐出弁２２１が形成されている。吸入弁２１１は、吸入ポート２０１を開閉し、吐出弁２２１は、吐出ポート２０２を開閉する。リテーナ形成プレート２３にはリテーナ２３１が形成されている。リテーナ２３１は、吐出弁２２１の開度を規制する。

シリンダブロック１２、バルブプレート２０及びリヤハウジング１４には冷媒導入通路１２１及び冷媒吐出通路１２２が回転軸２５の軸方向に延びるように形成されている。冷媒導入通路１２１は、副吸入室１４０に連通しており、冷媒吐出通路１２２は、吐出室１４２に連通している。

図２（ｂ）に示すように、環状の吐出室１４２は、複数の衝立３４によって複数の準小室Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に区画されているが、吐出室１４２は、環状の１繋がりの室である。冷媒吐出通路１２２から離れた準小室Ｓ３，Ｓ４は、シリンダボア３０と１対１に対応しており、冷媒吐出通路１２２に近い準小室Ｓ１，Ｓ２は、２つのシリンダボア３０と対応している。

図１に示すように、冷媒導入通路１１１と冷媒導入通路１２１とは、基幹通路１２３から分流しており、冷媒吐出通路１１２と冷媒吐出通路１２２とは、合流通路１２４に合流している。基幹通路１２３と合流通路１２４とは、図示しない外部冷媒回路を介して接続されている。

シリンダブロック１１には複数のシリンダボア２９〔図２（ａ）に示すように本実施形態では５つ〕が回転軸２５の周囲に配列されるように形成されている。シリンダブロック１２には複数のシリンダボア３０〔図２（ｂ）に示すように本実施形態では５つ〕が回転軸２５の周囲に配列されるように形成されている。前後で対となる一対のシリンダボア２９，３０には両頭ピストン３１が収容されている。

回転軸２５と一体的に回転する斜板２８の回転運動は、斜板２８に摺接するシュー３２を介して両頭ピストン３１に伝えられ、両頭ピストン３１がシリンダボア２９，３０内を前後に往復動する。両頭ピストン３１は、シリンダボア２９，３０内に圧縮室２９１，３０１を区画する。

両頭ピストン３１が図１の左側から右側へ移動する行程にあるときには、主吸入室１３１内の冷媒が吸入弁１７１を押し退けて吸入ポート１６１から圧縮室２９１へ吸入されると共に、圧縮室３０１内の冷媒が吐出ポート２０２から吐出弁２２１を押し退けて吐出室１４２へ吐出される。

両頭ピストン３１が図１の右側から左側へ移動する行程にあるときには、圧縮室２９１内の冷媒が吐出ポート１６２から吐出弁１８１を押し退けて吐出室１３２へ吐出されると共に、主吸入室１４１内の冷媒が吸入弁２１１を押し退けて吸入ポート２０１から圧縮室３０１へ吸入される。

吐出室１３２，１４２へ吐出された冷媒は、冷媒吐出通路１１２，１２２及び合流通路１２４を経由して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、基幹通路１２３、冷媒導入通路１１１，１２１を経由して副吸入室１３０，１４０へ流入する。副吸入室１３０，１４０へ流入した冷媒は、吸入通路３３１，３４１を経由して主吸入室１３１，１４１へ還流する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）準小室Ｒ１〜Ｒ４，Ｓ１〜Ｓ４を隣りから隣へと移る吐出室１３２，１４２内の吐出冷媒は、収縮と膨張とを行なうため、吐出脈動が減衰される。従って、吐出室１３２，１４２に張り出して吐出室１３２，１４２を複数の準小室Ｒ１〜Ｒ４，Ｓ１〜Ｓ４に区画する複数の衝立３３，３４は、吐出脈動の低減に寄与する。

吐出室１３２，１４２に衝立３３，３４が１つしかないとすると、吐出室１３２，１４２内で吐出冷媒が収縮と膨張とを行なう回数が少なくなる。これは、吐出脈動の低減にとって好ましくない。又、吐出室１３２，１４２に吸入通路３３１，３４１が１つしかないとすると、吸入通路３３１，３４１から遠い吸入ポート１６１，２０１への冷媒吸入量が吸入通路３３１，３４１に近い吸入ポート１６１，２０１への冷媒吸入量に比べて少なくなり、吸入効率が悪くなる。

衝立３３，３４の個数を複数にして各衝立３３，３４に１対１に対応して吸入通路３３１，３４１を通す構成は、全ての吸入ポート１６１，２０１への冷媒吸入量の均等化に寄与し、吸入効率の向上に寄与する。

（２）フロントハウジング１３の内壁１３３及びリヤハウジング１４の内壁１４３は、衝立３３，３４の形成場所として好適である。
（３）両頭ピストン式圧縮機１０では、主吸入室１３１を吐出室１３２の内周側に配置した構成は、主吸入室１３１，１４１内の潤滑油を軸封装置３５へ供給する構成の簡素化（主吸入室１３１と空間３５１とを潤滑用通路１３４で繋ぐのみという簡素な構成）に有利である。従って、主吸入室１３１，１４１を吐出室１３２，１４２の内周側に配置した両頭ピストン式圧縮機１０は、回転軸２５のシール機構の潤滑に関して有利である。

次に、図３及び図４の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図３に示すように、両頭ピストン式圧縮機１０Ａのシリンダブロック１１，１２には軸孔３６，３７が貫設されており、軸孔３６，３７には回転軸２５が通されている。回転軸２５の外周面は、軸孔３６，３７の内周面に接しており、回転軸２５は、軸孔３６，３７の内周面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。軸孔３６に接する回転軸２５の外周面部分は、シール周面２５１となっており、軸孔３７に接する回転軸２５の外周面部分は、シール周面２５２となっている。

回転軸２５内には軸内通路３８が回転軸２５の軸線に沿って形成されている。軸内通路３８は、フロントハウジング１３に設けた導入通路１３５を介してフロントハウジング１３の主吸入室１３１に連通されており、主吸入室１３１内の冷媒が導入通路１３５を経由して軸内通路３８へ流入可能である。導入通路１３５は、空間３５１に連通しており、主吸入室１３１内の潤滑油が空間３５１へ流入して軸封装置３５を潤滑可能である。

又、軸内通路３８は、リヤハウジング１４の主吸入室１４１に連通しており、主吸入室１４１内の冷媒が回転軸２５の内端から軸内通路３８へ流入可能である。軸孔３６内の回転軸２５には軸内通路３８の第１出口３８１及び第２出口３８２がシール周面２５１，２５２に開口するように形成されている。

図４（ａ）に示すように、シリンダブロック１１には第１連通路３９がシリンダボア２９と軸孔３６とに連通するように形成されている。図４（ｂ）に示すように、シリンダブロック１２には第２連通路４０がシリンダボア３０と軸孔３７とに連通するように形成されている。回転軸２５の回転に伴い、軸内通路３８の第１出口３８１は、第１連通路３９に間欠的に連通し、軸内通路３８の第２出口３８２は、第２連通路４０に間欠的に連通する。

両頭ピストン３１が図３の右側から左側へ移動する行程にあるときには、第２出口３８２と第２連通路４０とが連通する。この状態では、主吸入室１４１内の冷媒が軸内通路３８、第２出口３８２及び第２連通路４０を経由してシリンダボア３０の圧縮室３０１に吸入される。

両頭ピストン３１が図３の左側から右側へ移動する行程にあるときには、第１出口３８１と第１連通路３９とが連通する。この状態では、主吸入室１３１内の冷媒が導入通路１３５、軸内通路３８、第１出口３８１及び第１連通路３９を経由してシリンダボア２９の圧縮室２９１に吸入される。

回転軸２５のシール周面２５１の部分は、回転軸２５に一体形成された第１ロータリバルブ４１となり、回転軸２５のシール周面２５２の部分は、回転軸２５に一体形成された第２ロータリバルブ４２となる。軸内通路３８及び第１出口３８１は、第１ロータリバルブ４１の供給通路を構成し、軸内通路３８及び第２出口３８２は、第２ロータリバルブ４２の供給通路を構成する。

第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。又、ロータリバルブ４１，４２を備えたピストン式圧縮機１０Ａでは、主吸入室が吐出室の内周側に配置されることが必然であるため、ロータリバルブ４１，４２を備えたピストン式圧縮機１０Ａは、本発明の適用対象として好適である。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○吐出室内の衝立の数は、２つ、３つ、又は６つ以上でもよい。
○特許文献２，３に開示されるような可変容量型ピストン式圧縮機に本発明を適用してもよい。

○片頭ピストンを用いた固定容量型ピストン式圧縮機に本発明を適用してもよい。

第１の実施形態を示す圧縮機の側断面図。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図。 第２の実施形態を示す圧縮機の側断面図。 （ａ）は、図３のＣ−Ｃ線断面図。（ｂ）は、図３のＤ−Ｄ線断面図。

符号の説明

１０，１０Ａ…両頭ピストン式圧縮機。１１，１２…圧縮機のハウジングを構成するシリンダブロック。１３…第１室形成ハウジングとしてのフロントハウジング。１３０，１４０…吸入圧領域である副吸入室。１３１，１４１…吸入圧領域である主吸入室。１３２，１４２…吐出室。１４…第２室形成ハウジングとしてのリヤハウジング。１３３，１４３…内壁。２５…回転軸。２９，３０…シリンダボア。２９１，３０１…圧縮室。３１…両頭ピストン。３３，３４…衝立。３３１，３４１…吸入通路。３８…供給通路を構成する軸内通路。３９，４０…連通路。４１，４２…ロータリバルブ。

Claims (4)

1. 回転軸の回転に連動するピストンがシリンダブロックに形成されたシリンダボアに収容されており、圧縮機のハウジング内には、前記シリンダボア内に区画される圧縮室に至る吸入圧領域と、前記圧縮室内の冷媒の吐出先である環状の吐出室とが設けられているピストン式圧縮機における冷媒吸入構造において、
   前記吐出室に張り出す複数の衝立が前記吐出室に設けられており、前記吸入圧領域は、前記吐出室の外周を包囲するように設けられた副吸入室と、前記環状の吐出室によって包囲されるように設けられた主吸入室とからなり、前記副吸入室の冷媒を前記主吸入室へ導入する複数の吸入通路が前記複数の衝立に１対１に対応して通されているピストン式圧縮機における冷媒吸入構造。
2. 前記シリンダブロックには室形成ハウジングが連結されており、前記吐出室、前記副吸入室及び前記主吸入室は、前記室形成ハウジング内に形成されており、前記衝立は、前記室形成ハウジングの内壁に形成されている請求項１に記載のピストン式圧縮機における冷媒吸入構造。
3. 前記圧縮室に前記主吸入室から冷媒を供給するための供給通路を有するロータリバルブが前記回転軸に設けられており、前記圧縮室に連通して前記供給通路に連通可能な連通路が前記シリンダブロックに設けられている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のピストン式圧縮機における冷媒吸入構造。
4. 前記ピストン式圧縮機は、前後で対となる一対のシリンダブロックにそれぞれ形成されたシリンダボアに両頭ピストンが収容された両頭ピストン式圧縮機であり、前記一対のシリンダブロックの一方には第１室形成ハウジングが連結されており、前記一対のシリンダブロックの他方には第２室形成ハウジングが連結されており、前記第１室形成ハウジング及び第２室形成ハウジングのそれぞれには前記複数の衝立及び前記複数の吸入通路が設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のピストン式圧縮機における冷媒吸入構造。

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