JP3144616B2 - 斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧冷媒ガスの油分離
機構を内蔵した斜板式圧縮機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】主として車両空調用に供される斜板式圧
縮機では、可動部分の潤滑に供される潤滑油が冷媒ガス
中にミスト状に混在されている。したがって、圧縮機か
ら吐出される冷媒ガスと共に混在油粒がそのまま冷凍回
路に吐出循環されると、この油粒が蒸発器の内壁等に付
着して熱交換の効率を低下させる。

【０００３】このため、従来では、圧縮機から凝縮器に
至る高圧管路中に油分離器を別設して、分離された潤滑
油を還油配管を介して圧縮機内へ戻すように構成したも
のが実用されているが、機器、配管の増設に伴う総合的
な冷凍回路構成の幅輳化に加えて、小径、かつ長尺状に
形成された還油配管に目詰りなどの事故も生じ易いの
で、近時、圧縮機に直接油分離機構を内蔵させた構成の
ものも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述した油分離
機構内蔵型の圧縮機では、機内の高圧領域で分離された
分離油を回収する油溜室と、該分離油を還給する低圧領
域（例えば斜板室）とが還油孔によって連通せしめられ
ているが、適正な還油量の保持や、機台停止後の貯溜油
枯渇時、該還油孔を経由して生じる高圧冷媒ガスの逆流
抑制といった点を考慮して浮子弁など各種の弁装置が配
設されているが、還油孔の通路断面積が小さいだけに作
動不良を生じやすいといった問題がある。

【０００５】また、このような分離油が斜板室へ還給さ
れたとしても、吸入ポートから斜板室内に流入した冷媒
ガスは構造上の必然性から斜板室の周壁に沿って流動す
るため、とかく中心近傍の領域では冷媒ガスが希薄化さ
れるといった傾向がある。その結果、とくに駆動軸を支
承するラジアル軸受に潤滑不足が生じやすく、また、合
理化対策の一環として斜板を挟持するスラスト軸受に複
合型の滑り軸受の採用を試みたものでは、ころがり軸受
にみられるような大きな遊隙として存在しえない滑り面
への給油が極端に悪化することとなって、上記ラジアル
軸受ともども早期摩耗が避けられないといった問題もあ
る。

【０００６】本発明の第１の解決課題は、分離油の還油
孔に配置されている弁装置を省去することであり、第２
の解決課題は、回転系軸受部の改替と潤滑不足の解消と
を同時に達成することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の斜板式圧縮機は、前後に複数のボアを並設し
て結合部分に斜板室を形成した対のシリンダブロック
と、両シリンダブロックの中心軸孔にラジアル軸受を介
して嵌挿支承された駆動軸と、斜板室内の該駆動軸に装
着され、かつスラスト軸受を介して両シリンダブロック
に挟持された斜板と、該斜板にシューを介して係留し前
後のボア内を直動するピストンと、各ボアに対応する吸
入孔及び吐出孔を貫設した弁板と、外方域に吸入室、内
方域に吐出室を画設し、かつ吸入弁及び吐出弁を装備し
た該弁板を挟持して通しボルトによりシリンダブロック
の両外端を閉塞するハウジングとを備え、上記通しボル
トの周域に上記斜板室と上記吸入室とを連通する吸入通
路を開設した斜板式圧縮機において、上記吐出室と連な
って後部シリンダブロックの高圧領域に内装された油分
離室と、該油分離室の下方に連設された分離油回収用の
一次油溜室と、後部シリンダブロックの外端面又は弁板
に刻設された導油路を介して該一次油溜室と接続された
上記中心軸孔の後端部を含む主油溜室とを有し、該中心
軸孔内に配設された上記ラジアル軸受が滑り軸受で構成
されていることを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の斜板式圧縮機における上記
両スラスト軸受は、内外輪の相互が対向する滑り面を有
して密合された複合型の滑り軸受で構成され、上記シリ
ンダブロックと当接する外輪の滑り面には内周縁から外
周縁に向う適数条の潤滑溝が刻設されて、該潤滑溝は内
周面を軸方向に延びる通溝と連接されるとともに、上記
中心軸孔の双方は油孔によって導通されていることを特
徴としている。請求項３記載の斜板式圧縮機における上
記複合型のスラスト滑り軸受は、内輪及び外輪のいずれ
か一方の滑り面に低摩擦樹脂皮膜が形成されていること
を特徴としている。

【０００９】

【００１０】

【作用】請求項１記載の斜板式圧縮機では、油分離機構
によって一次油溜室に回収された分離油が、導油路を介
して後部シリンダブロックの中心軸孔、とくに中立的圧
力雰囲気である同中心軸孔の後端部を含んで形成された
主油溜室に導入貯溜される。該中心軸孔内には駆動軸を
支承するラジアル滑り軸受が収嵌されており、駆動軸と
の嵌合細隙がもたらす絞り（減圧）作用が該貯溜油を誘
引し、斜板を挟持するスラスト軸受部に到達した油成分
は遠心力の助勢を得て軸受空隙から斜板室へと還元され
る。この場合、ラジアル滑り軸受自体が駆動軸との嵌合
細隙によって高圧冷媒ガスの逆流を阻止する実質的な弁
機能と供給油量の調整機能を果し、しかもこの嵌合細隙
は駆動軸の回転に基づいて常に油成分の流動を伴ってお
り、通常の弁手段にみられる詰りなどの不良現象は全く
生じない。

【００１１】請求項２記載の斜板式圧縮機では、複合型
に構成された両スラスト軸受の対向滑り面に積極的な潤
滑油の導入を図るとともに、主油溜室の貯溜油を油孔を
介してフロント側の中心軸孔へも供給することにより、
斜板室へ還元される分離油をそのまま活用して、とかく
不十分であったラジアル、スラスト両軸受の積極的な潤
滑を果すことができるので、圧縮機の合理化に不可欠な
これら両軸受の滑り軸受への転換も十分可能にすること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、図に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１、図２は片側５気筒の両頭斜板式圧縮
機を示すもので、前後に対設されたシリンダブロック
１、２の両端部は前後の弁板３、４を介してフロント及
びリヤのハウジング５、６により閉塞され、これらはボ
ルト挿通孔１ａ、２ａに挿通された複数本の通しボルト
７によって結合されている。シリンダブロック１、２の
結合部分には斜板室８が形成され、そこには両シリンダ
ブロック１、２の中心軸孔１ｂ、２ｂを貫通する駆動軸
９に固定された斜板１０が収容されている。上記シリン
ダブロック１、２には、５対のボア１１が、駆動軸９と
平行に、かつ駆動軸９を中心とする放射位置に形成さ
れ、各ボア１１には両頭形のピストン１２が嵌挿され
て、各ピストン１２は半球状のシュー１３を介して斜板
１０に係留されている。

【００１３】上記フロント及びリヤのハウジング５、６
にはそれぞれ外方域に吸入室１４、１５が形成され、内
方域に吐出室１６、１７が形成されている。また、前後
の弁板３、４にはそれぞれ吸入室１４、１５から各ボア
１１内に低圧の冷媒ガスを吸入するための吸入孔１８、
１９と、各ボア１１から吐出室１６、１７内に圧縮され
た高圧の冷媒ガスを吐出するための吐出孔２０、２１と
が形成されている。さらに、弁板３、４のシリンダブロ
ック１、２側には吸入弁２２、２３が設けられ、弁板
３、４のハウジング５、６側には吐出弁２４、２５が設
けられている。

【００１４】上記リヤ側シリンダブロック２の上部には
後述するシェルと結合される台座部２６が設けられ、こ
の台座部２６には斜板室８に開口する図示しない吸入ポ
ートが配設されている。両シリンダブロック１、２から
弁板３、４を通して穿設された上記ボルト挿通孔１ａ、
２ａの一部（実施例においては３個）は、通しボルト７
との間の拡大遊隙によって実質的に斜板室８と吸入室１
４、１５とを連通する複数の吸入通路として形成されて
おり、上記吸入ポートから斜板室８に吸入された冷媒ガ
スがこの吸入通路を通って吸入室１４、１５内に導入さ
れる。なお、２７は軸封装置である。

【００１５】さて、本発明の特徴的構成の一つである油
分離機構について以下に詳述する。図２に示すように、
上記台座部２６にはシェル２８が取付けられ、その内部
にはサイクロン方式の油分離室３２が形成されている。
有底円孔状をなす該油分離室３２の上部には、座繰孔状
に加工された誘導部３２ａが該油分離室３２の周壁部へ
ほぼ接線状に開口されており、該誘導部３２ａの基端に
開口する通孔３３は両シリンダブロック１、２に形成さ
れた一対の吐出通路３４を経由して上記吐出室１６、１
７と連通されている。一方、該油分離室３２のやや下方
寄りには複数の貫孔３５ａをもつ隔板３５が嵌着され、
該隔板３５の下部領域と連なる隣室は該貫孔３５ａを介
して分離油を回収する一次油溜室３６に形成されてい
る。そして該一次油溜室３６はその底壁に穿設された通
孔３６ａが後部シリンダブロック２の外端面に開口３６
ｂされており、該開口３６ｂは同外端面に刻設された導
油路３８を介して中心軸孔２ｂに連通されている。ま
た、上記シェル２８を覆閉する蓋板２９には上記油分離
室３２の中心部へ突入延在する吐出管３７が固着され該
吐出管３７の外端は図示しない外部冷凍回路と連結され
ている。

【００１６】次いで本発明のさらに特徴的な構成である
回転系軸受部並びにその潤滑機構について説明する。す
なわち、上記通孔３６ａ及び導油路３８によって上記一
次油溜室３６と連通された中心軸孔２ｂの後端部は、リ
ヤハウジング６の中心領域を含んで中立的圧力雰囲気の
主油溜室Ｓとして形成され、該中心軸孔２ｂに該主油溜
室Ｓとは油路４８を有する隔壁４９を隔てて収嵌されて
いるラジアル軸受５１は、後述する弁機能をも兼備した
滑り軸受で構成されている。なお、本実施例は分離油の
回収還元と潤滑とを両立させて、両ラジアル軸受５０、
５１の滑り軸受化と共に、シリンダブロック１、２と斜
板１０との間に挟装されるスラスト軸受４０、４１も複
合型の滑り軸受で構成されている。そして前部のスラス
ト軸受４０を挟持する斜板１０の前部ボス並びに前部シ
リンダブロック１の支承部には、互いに対向するフラッ
トな受圧座が形成され、内輪４０ａ、外輪４０ｂが両受
圧座と密合することにより、該スラスト軸受は安定、か
つリジッドに挟持されている。

【００１７】これに対し挟持手段を異にする後部のスラ
スト軸受４１には、アキシャル荷重を吸収する緩衝機能
が付与されている。すなわち斜板１０の後部ボスには比
較的大径の環状受圧座１０ａが形成されて、内輪４１ａ
はその外径近傍で該環状受圧座１０ａと衝接し、一方、
後部シリンダ２の支承部には比較的小径の環状受圧座２
ｃが形成されて、外輪４１ｂはその内径近傍で該環状受
圧座２ｃと衝接せしめられている。

【００１８】そして両スラスト軸受４０、４１は図５に
示すように、互いに対向する滑り面によって内輪４０
ａ、４１ａと外輪４０ｂ、４１ｂとが密合されており、
内輪４０ａ、４１ａの滑り面には例えばフッ素樹脂など
の低摩擦樹脂皮膜４５が形成されている。また、外輪４
０ｂ、４１ｂの滑り面には内周縁から外周縁に向う適数
条の潤滑溝４６が刻設され、該潤滑溝４６は内周面を軸
方向に延びる通溝４７と連接されている。

【００１９】シリンダブロック１、２の両外側面には、
吸入通路を兼任しない上記ボルト挿通孔１ａ、２ａの少
なくとも一つと上記中心軸孔１ｂ、２ｂとを連通する導
溝３０が刻設され、該導溝３０と連通するボルト挿通孔
１ａ、２ａは図１に示すように斜板室８及び吸入室１
４、１５と絶縁されて独立した油路を形成している。本
実施例は上述のように構成されており、駆動軸９の回転
により斜板１０が回転されると、各ピストン１２がシリ
ンダボア１１内で往復動され、それによって冷媒ガスの
吸入、圧縮及び吐出が行われる。圧縮された高圧の冷媒
ガスは吐出室１６、１７から各吐出通路３４及び通孔３
３を介して油分離室３２に導入される。すなわち、通孔
３３から誘導部３２ａの基端部分に導かれた冷媒ガス
は、該誘導部３２ａに形成された側壁の案内によりほぼ
接線方向から円孔状をなす油分離室３２内に流入し、図
３に示す回転流によって与えられた遠心力により冷媒ガ
ス中の混在油粒は有効に分離される。なお、このような
油分離の過程を経ることによって冷媒ガスの脈動は物理
的に鎮静化されるので、きわめて安定した状態で冷凍回
路へと送給され、一方、冷媒ガスから分離された油成分
は油分離室３２の周壁を流下し、隔板３５に穿設された
貫孔３５ａから滴落して一次油溜室３６に回収され、さ
らには通孔３６ａ及び導油路３８を経由して主油溜室Ｓ
内に貯溜される。

【００２０】該中心軸孔２ｂ内には駆動軸９を支承する
ラジアル滑り軸受５１が収嵌されており、駆動軸９との
嵌合細隙がもたらす絞り（減圧）作用が隔壁４９に貫設
された油路４８を介して該貯溜油を誘引し、斜板１０を
挟持するスラスト軸受４１に到達した油成分は遠心力の
助勢も得て軸受空隙から斜板室８へと還元される。この
場合、ラジアル滑り軸受５１自体が駆動軸９との嵌合細
隙によって高圧冷媒ガスの逆流を阻止する実質的な弁機
能と供給油量の調整機能を果し、しかもこの嵌合細隙は
駆動軸９の回転に基づいて常に油成分の流動を伴ってお
り、通常の弁手段にみられる詰りなどの不良現象は全く
生じない。

【００２１】さて、本実施例においては通常、単に斜板
室８へ還元される分離油をそのまま活用して、とかく不
十分であったラジアル軸受５０、５１及びスラスト軸受
４０、４１の積極的な潤滑を果し、これらすべての軸受
要素を滑り軸受に転換して圧縮機の合理化に大きく寄与
することを狙いとしている。すなわち主油溜室Ｓに貯え
られた貯溜油の一部は、両シリンダブロック１、２の外
端面に刻設された導溝３０並びにこれら両導溝３０を連
通するとくに斜板室８及び吸入室１４、１５と絶縁され
たボルト挿通孔１ａ、２ａを介して前部シリンダブロッ
ク１の中心軸孔１ｂへと供給される。このため両中心軸
孔１ｂ、２ｂ内の油成分がラジアル軸受５０、５１から
スラスト軸受４０、４１を構成する外輪４０ｂ、４１ｂ
の通溝４７及び潤滑溝４６を潜通する間に、ラジアル軸
受５０、５１、スラスト軸受４０、４１の各滑り面は勿
論、フロント側の軸封装置２７も十分潤滑される。しか
もスラスト軸受４０、４１の相対的な滑り面のいずれか
一方（図は内輪側）に低摩擦樹脂皮膜４５を形成した
り、上記外輪４０ｂ、４１ｂの潤滑溝４６を図のように
駆動軸９の回転方向（矢印）の向きに湾曲せしめたもの
では、滑り面の良好な摺動と同時に油成分の流動がさら
に活発化される。

【００２２】したがって、合理化対策に欠かせないスラ
スト軸受４０、４１並びにラジアル軸受５０、５１の滑
り軸受への転換も、かかる潤滑機構の改善によって十分
可能とすることができる。なお、上記スラスト軸受４
０、４１の挟持手段の相違に基づいて機能する変動荷重
の吸収や不安定振動の抑制作用は、上記滑り軸受への転
換にかかわりなく発揮される。

【００２３】図４に示した他の実施例は、上記ボルト挿
通孔１ａ、２ａに代え、駆動軸９に穿設された油孔９ａ
を介して貯溜油をフロント側へ供給するものであり、前
実施例と同様に積極的な潤滑を果すことができる。な
お、上述の実施例は、導油路３８及び導溝３０をシリン
ダブロック１、２の外端面に刻設したが、これを弁板
３、４側に設けることも可能であり、また、中心軸孔２
ｂに形成された隔壁４９を省略し、駆動軸９の後端領域
を直ちに主油溜室Ｓとすることも可能である。さらに、
内外輪２枚構成からなるスラスト軸受４０、４１の輪体
を増設し、相対的滑り面の複式化を企図した形態で実施
することもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、特許請
求の範囲に記載した構成を有するものであるから、以下
に掲記する優れた効果を奏する。 （１）請求項１記載の圧縮機では、高圧冷媒ガスから油
分離機構によって一次油溜室に回収された分離油は、中
心軸孔の後端部を含んで形成された主油溜室に導入貯溜
され、中心軸孔内に収嵌されたラジアル軸受及び斜板を
挟持するスラスト軸受を介して斜板室へ還元されるが、
滑り軸受で構成された該ラジアル軸受が、駆動軸との嵌
合細隙によって高圧冷媒ガスの逆流を阻止する弁機能と
供給油量の調整機能を果すので、従来還油孔に配設され
ていた弁手段を完全に省去することができる。 （２）請求項２記載の圧縮機では、複合型に構成された
両スラスト軸受の対向滑り面に積極的な潤滑油の導入を
図るとともに、両中心軸孔を油孔を介して導通すること
により、斜板室へ還元される分離油をそのまま活用して
前後の軸受要素を積極的に潤滑しうるので、ラジアル、
スラスト両軸受の滑り軸受への転換を可能として、合理
化対策にこよなく貢献しうるとともに、圧縮機の信頼性
を格段に向上させることができる。 （３）請求項３記載の圧縮機では、両スラスト軸受の滑
り面における一層円滑な摺動が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る両頭斜板式圧縮機の全容
を示す断面図。

【図２】油分離と分離油の還給構成を示すシリンダブロ
ックの一部断面側面図。

【図３】油分離室を示す平面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す圧縮機の断面図。

【図５】本発明の実施例に係るスラスト軸受を示し、
（ａ）は断面正面図、（ｂ）は滑り面の側面図。

【符号の説明】

１は前部シリンダブロック、２は後部シリンダブロッ
ク、１ａ、２ａはボルト挿通孔、１ｂ、２ｂは中心軸
孔、３、４は弁板、５はフロントハウジング、６はリヤ
ハウジング、７は通しボルト、８は斜板室、９は駆動
軸、９ａは油孔、１０は斜板、１４、１５は吸入室、２
２、２３は吸入弁、３０は導溝、３２は油分離室、３６
は一次油溜室、３８は導油路、４０、４１はスラスト軸
受、４０ａ、４１ａは内輪、４０ｂ、４１ｂは外輪、４
５は低摩擦樹脂皮膜、４６は潤滑溝、４７は通溝、Ｓは
主油溜室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 尚登 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後に複数のボアを並設して結合部分に斜
   板室を形成した対のシリンダブロックと、両シリンダブ
   ロックの中心軸孔にラジアル軸受を介して嵌挿支承され
   た駆動軸と、斜板室内の該駆動軸に装着され、かつスラ
   スト軸受を介して両シリンダブロックに挟持された斜板
   と、該斜板にシューを介して係留し前後のボア内を直動
   するピストンと、各ボアに対応する吸入孔及び吐出孔を
   貫設した弁板と、外方域に吸入室、内方域に吐出室を画
   設し、かつ吸入弁及び吐出弁を装備した該弁板を挟持し
   て通しボルトによりシリンダブロックの両外端を閉塞す
   るハウジングとを備え、上記通しボルトの周域に上記斜
   板室と上記吸入室とを連通する吸入通路を開設した斜板
   式圧縮機において、上記吐出室と連なって後部シリンダ
   ブロックの高圧領域に内装された油分離室と、該油分離
   室の下方に連設された分離油回収用の一次油溜室と、後
   部シリンダブロックの外端面又は弁板に刻設された導油
   路を介して該一次油溜室と接続された上記中心軸孔の後
   端部を含む主油溜室とを有し、該中心軸孔内に配設され
   た上記ラジアル軸受が滑り軸受で構成されていることを
   特徴とする斜板式圧縮機。
2. 【請求項２】上記両スラスト軸受は、内外輪の相互が対
   向する滑り面を有して密合された複合型の滑り軸受で構
   成され、上記シリンダブロックと当接する外輪の滑り面
   には内周縁から外周縁に向う適数条の潤滑溝が刻設され
   て、該潤滑溝は内周面を軸方向に延びる通溝と連接され
   るとともに、上記中心軸孔の双方は油孔によって導通さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 【請求項３】上記内輪及び外輪のいずれか一方の滑り面
   に低摩擦樹脂皮膜が形成されていることを特徴とする請
   求項２記載の圧縮機。