JP3153200U - ピストン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】使用条件が厳格な環境下でもシャフトシール室内でのオイル淀みを防止して、シャフトシールに対する信頼を十分に確保することができるピストン型圧縮機を提供する。【解決手段】シリンダブロック１のクランク室１０の下方に設けられたオイルパン１１と、圧縮機のハウジング８を構成するリアヘッド７のシャフト１８のリア側端に設けられ、オイルパン１１からオイルを吸引するトロコイドポンプ３８と、シャフト１８内を軸方向に沿って延びるように設けられたオイル供給通路４６と、シャフトシール２０近傍からオイルパン１１近傍まで延びるオイル排出通路５１とからなるオイル循環機構を有し、シャフトシール室１９に送られたオイルについてオイル排出通路５１を介してオイルパン１１に戻すようにする。【選択図】図２

Description

この考案は、例えば自動車用空調装置に用いられる圧縮機に関し、特にバス等の大型車両用の空調装置に用いられるピストン型の圧縮機に関する。

例えば特許文献１に示されるような通常の自動車用の空調装置に用いられるピストン型圧縮機は、自動車のエンジンルーム内に配置され、車両を駆動させるエンジンにより駆動されるものが周知である。この種の圧縮機にあっては、エンジンルーム内の限られたスペースに配置する必要があるため、小型化・軽量化が要求されるが、空調する車室内空間自体は相対的に広くないので、圧縮機に求められる負荷も比較的低いものとなる。

その一方で、例えば特許文献２に示されるようなバス等の大型車両用の空調装置に用いられる圧縮機は、エンジンルームとは別に、車両進行方向の後方側に設けられた部屋内に配置されるもので、車両エンジンとは別の駆動源により駆動されるものが周知である。この種の圧縮機にあっては、小型化・軽量化が上記特許文献１に示される圧縮機ほど要求されないものの、空調する車室内空間が相対的に広いので作動冷媒の吐出容量について大出力が求められると共に、この大出力に伴う大きな負荷に耐えながら長期間の運転にも耐えることが可能であるという信頼性が更に要求される。

そして、後者のバス等の大型車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適な構成が、例えば特許文献３に示される冷媒圧縮機において公知になっている。

この冷媒圧縮機においては、クランク室の下方に潤滑油貯留用の油溜まり室（以下、本願に合わせてオイルパンと称する。）が設けられていると共に、このオイルパンに貯められたオイルは、回転軸（以下、本願に合わせてシャフトと称する。）のリア側端部に連結された外歯歯車及びこの外歯歯車と噛合従動する内歯歯車から成る公知のギヤポンプ（以下、本願に合わせてトロコイドポンプと称する。）により吸引されるものとなっている。そして、シャフトの軸心には当該シャフトの軸方向に沿って延びる第２オイル通路（（以下、本願に合わせてオイル供給通路と称する。）が形成されており、更に、このオイル供給通路は、シャフトの径方向に沿って延びる分岐通路を備え、この分岐通路はその先端がスラスト軸受側に開口している。これにより、トロコイドポンプによって吸引されたオイルは、当該ポンプの圧縮作用によりこのシャフトの給油路内を通ってクランク室内部側に送られた後、分岐通路の開口から排出されてスラスト軸受や斜板を潤滑することができる。

そして、この冷媒圧縮機では、オイル供給通路は、シャフトのフロント側まで延び、このフロント側に分岐通路が設けられて、この分岐通路がシャフトシール室近傍に開口した構成とすることにより、シャフトのオイル供給通路を経由して送られてきたオイルは、分岐通路の開口から排出されて、シャフトシールを潤滑することが可能となっている。更に、シャフトシール室内に満たされたオイルは、バルブプレートのシャフト挿通孔とシャフトとの間の隙間からフロント側のラジアル軸受の隙間を通ってクランク室に戻され、オイルパンに滴下することも可能になっている。

ＷＯ２００４／０７４６８３号公報 特開２００６−３３６５９０号公報 特開平１１−２９４３２４号公報

しかしながら、上記したようなオイルがオイルパンに戻るまでの経路では、バルブプレートのシャフト挿通孔とシャフトとの間の隙間及びフロント側のラジアル軸受の隙間の部位がオイルを通過させる際の流路抵抗となってしまい、シャフトシール室にオイルが淀みがちとなることが想定される。

このため、冷媒の吐出容量について大出力が求められると共に、この大出力に伴う大きな負荷に耐えながら長期間の運転にも耐えることが求められるバス等の大型車両用の空調装置用の圧縮機では、シャフトシールに対する使用条件が厳格な環境下における当該シャフトシールに対する信頼性が損なわれるという不具合が考えられる。

そこで、本考案は、バス等の大型車両用の空調装置に用いられるにあたり、その使用条件が厳格な環境下でも、シャフトシールにオイルパンからシャフト内のオイル供給通路、分岐通路を経てオイルが供給されてシャフトシールの潤滑が行われる場合に、シャフトシール室内でのオイル淀みを防止して、シャフトシールに対する信頼を十分に確保することができるピストン型圧縮機を提供することを目的とする。

この考案に係るピストン型圧縮機は、フロント側シリンダブロックとリア側シリンダブロックとから構成されたシリンダブロックを有し、前記フロント側シリンダブロックと前記リア側シリンダブロックとをシリンダボアの中心が合致するように組み合わせることによりクランク室が画成されると共に、前記クランク室を貫通するシャフトを前記シリンダブロックに回転自在に支承することで、前記シャフトの回転により前記クランク室内に配された斜板を回転させてピストンを前記シリンダボア内で往復動させるピストン型圧縮機において、前記シリンダブロックの前記クランク室の下方に設けられたオイルパンと、前記リアヘッドに設けられ、前記シャフトのリア側端部と連結されて、前記シャフトの回転により駆動されて前記オイルパンからオイルを吸引するトロコイドポンプと、前記トロコイドポンプからのオイルが前記シャフトのフロント側をシールするシャフトシールに供給されるように、前記シャフト内に設けられたオイル供給通路と、前記シャフトシールに供給されたオイルが前記オイルパン又はその近傍まで戻るように、前記フロント側シリンダブロックに形成されたオイル排出通路と、から構成されたオイル循環機構を有することを特徴としている（請求項１）。前記オイル排出通路は、前記フロント側シリンダブロックに、このフロント側シリンダブロックのフロント側端面で且つ前記シャフトシール近傍側から前記フロント側シリンダブロックのリア側端面で且つ前記オイルパン近傍まで斜めに設けられている（請求項２）。

これにより、シャフトシール室内に送られたオイルを、オイル排出通路を介してクランク室、ひいてはオイルパンまで戻すことができ、この場合に、オイルをクランク室を経由してオイルパンに戻す経路において、流路抵抗となるラジアル軸受を迂回させることが可能となるので、シャフトシール室内にオイルが淀むことがなくなる。

そして、この考案に係るピストン型圧縮機は、前記フロント側シリンダブロックと前記フロントヘッドとの間及び前記リア側シリンダブロックと前記リアヘッドとの間にバルブプレートが介在されると共に、前記フロント側シリンダブロックと前記フロントヘッドとの間に介在されるバルブプレートには、前記フロント側シリンダブロックに形成された前記オイル排出通路の前記フロントヘッド側に対応する位置に、オイル排出孔が設けられている（請求項３）。これにより、シャフトシールを収納したシャフトシール室を有するフロントヘッドとオイル排出通路を有するフロント側シリンダブロックとの間にバルブプレートが介在していても、このバルブプレートのオイル排出孔を介してシャフトシール室の下方からオイル排出通路にオイルが排出されることとなる。

以上のように、これらの考案によれば、シャフトシール室内に送られたオイルを、オイル排出通路を介してクランク室、ひいてはオイルパンまで確実且つ円滑に戻すことができ、オイルをオイルパンに戻す経路について流路抵抗となるラジアル軸受を迂回させることが可能となることから、シャフトシール室にオイルが淀むことがなくなるので、その使用条件が厳格な環境下でもシャフトシールに対する信頼を十分に確保することが可能となる。

特に請求項３に記載の考案によれば、シャフトシールを収納したシャフトシール室を有するフロントヘッドとオイル排出通路を有するフロント側シリンダブロックとの間にバルブプレートが介在していても、このバルブプレートのオイル排出孔を介してシャフトシール室の下方からオイル排出通路にオイルを排出することができる。

図１は、この発明に係る圧縮機の全体構造を示す断面図である。 図２は、同上の圧縮機におけるオイルが循環する仕組みを示す要部拡大断面図である。

以下、この考案の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１及び図２において、この考案の実施形態の一例として、バス等の大型車両用の空調装置において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに用いられるピストン型の斜板式の圧縮機が示されている。

この圧縮機は、図１に示されるように、フロント側シリンダブロック２及びこのフロント側シリンダブロック２に組み付けられるリア側シリンダブロック３からなるシリンダブロック１と、フロント側シリンダブロック２のフロント側（図１において左側）にバルブプレート４を介して組み付けられるフロントヘッド５と、リア側シリンダブロック３のリア側（図１において右側）にバルブプレート６を介して組み付けられるリアヘッド７とを有して構成されている。そして、これらフロントヘッド５、バルブプレート４、フロント側シリンダブロック２、リア側シリンダブロック３、バルブプレート６及びリアヘッド７は、締結ボルト９によりその軸方向に沿って締結され、圧縮機のハウジング８を構成している。

シリンダブロック１の内部にはクランク室１０と後述のオイルパン１１とが設けられており、これらのクランク室１０とオイルパン１１とは、フロント側シリンダブロック２とリア側シリンダブロック３とを組み付けることによって画成される。

クランク室１０には、フロント側シリンダブロック２及びリア側シリンダブロック３に形成されたシャフト支持孔１４、１５にラジアル軸受１６、１７を介して回転自在に支持され、一端がフロントヘッド５から突出したシャフト１８が配設されている。また、シャフトシール室１９がシャフト１８の軸方向の先端部とフロントヘッド５との間に形成され、このシャフトシール室１９にシャフトシール２０が配置されることにより、シャフトシール２０によってシャフト１８とフロントヘッド５との間から圧縮機外部への冷媒の漏洩を防止している。更に、フロントヘッド５から突出したシャフト１８の先端には、電磁クラッチ（図示せず。）が取り付けられる。

フロント側シリンダブロック２とリア側シリンダブロック３とのそれぞれに、シャフト支持孔１４、１５に対して平行に且つシャフト１８を中心とした仮想円の円周上に沿って等間隔に配された複数のシリンダボア２２ａ、２２ｂが形成されている。これにより、フロント側シリンダブロック２とリア側シリンダブロック３とをシリンダボア２２ａ、２２ｂの中心が相互に合致するように適宜に組み付けることによって、シリンダブロック１に複数のシリンダボア２２が形成される。そして、各シリンダボア２２には、両端に頭部を有する両頭ピストン２３が往復摺動可能に挿入され、この両頭ピストン２３とバルブプレート４、６との間に圧縮室２４が画成されている。更に、この実施形態では、両頭ピストン２３の双方の頭部に、鉄等の素材で成るリング２５が装着されていると共に、フロント側シリンダブロック２のシリンダボア２２ａ内とリア側シリンダブロック３のシリンダボア２２ｂ内には、シリンダボア２２ａ、２２ｂの内周面にてアルミニウム製の地とリング２５とが直接に摺動しないように、鉄等の素材で成るライナー２６が鋳込まれている。

シャフト１８には、クランク室１０内に収納されて、このシャフト１８と共に回転する斜板２８が当該シャフト１８と一体に形成されている。この斜板２８は、フロント側シリンダブロック２及びリア側シリンダブロック３に対してスラスト軸受２９、２９を介して回転自在に支持されていると共に、その周縁部分は、当該周縁部分の前後を挟むように設けられた略半球状の一対のシュー３０ａ、３０ｂを介して、両頭ピストン２３の中央部に形成された係留凹部３１に係留されている。

これにより、シャフト１８が回転して斜板２８が回転すると、この回転運動がシュー３０ａ、３０ｂを介して両頭ピストン２３の往復動に変換されて、圧縮室２４の容積が変化することとなる。

各バルブプレート４、６には、吸入弁によって開閉される吸入孔４ａ、６ａと、吐出弁によって開閉される吐出孔４ｂ、６ｂとが、シリンダボア２２の開口位置に対応して形成されている。また、フロントヘッド５とリアヘッド７とには、圧縮室２４に供給する冷媒を収容するための吸入室３３、３４と、圧縮室２４から吐出された冷媒を収容するための吐出室３５、３６とがそれぞれ形成されている。この実施例では、吸入室３３、３４は、フロントヘッド５、リアヘッド７の略中央に形成され、吐出室３５、３６は、この吸入室３３、３４の周囲に形成されている。

そして、この実施例では、リア側シリンダブロック３に、外部サイクルから冷媒を吸引するための吸入口（図示せず）と、圧縮された冷媒を外部サイクルに吐出するための吐出口（図示せず）とが形成されているもので、吸入口は図示しない吸入通路を介してフロントヘッド５とリアヘッド７とに形成された吸入室３３、３４に連通し、吐出口は図示しない吐出通路を介してフロントヘッド５とリアヘッド７とに形成された吐出室３５、３６に連通している。

これにより、吸入口から吸引された冷媒は、図１の矢印に示されるように、吸入通路を経て吸入室３３、３４、に送られ、この吸入室３３、３４からバルブプレート４、６の吸入孔４ａ、６ａを通って圧縮室２４に入り、ピストン２３の往復動で圧縮された後、バルブプレート４、６の吐出孔４ｂ、６ｂを通って圧縮室２４から吐出室３５、３６に送られて、最終的には、吐出室３５、３６から吐出通路を経て吐出口から吐出されるもので、圧縮機内に吸引された冷媒はクランク室１０に入らない。これにより、クランク室１０内で冷媒が温められるのを抑制することができる。尚、クランク室１０には図示しないが圧力を吸入室３３、３４に逃がすための逃がし孔が形成されている。

ところで、本考案に係る圧縮機は、２つのスラスト軸受２９、２９及びシャフトシール２０に対し潤滑用のオイルを供給するためのオイル循環機構を図２に示されるように有している。このオイル循環機構は、上述したオイルパン１１、トロコイドポンプ３８、リア側シリンダブロック３に設けられたオイル通路４４、４５、バルブプレート６に設けられたオイル供給孔４３、シャフト１８に設けられたオイル供給通路４６、並びにその分岐通路４７、４９をまず有して構成されている。

オイルパン１１は、クランク室１０の下方、すなわちクランク室１０に対しシャフト１８の径方向に沿った方向で且つシャフト１８よりも下方に配置されていると共に、クランク室１０とは当該クランク室１０の底部からシャフト１８の略径方向に沿って延びる連通路３７を介して連通している。かかる連通路３７は、この実施例では、フロント側シリンダブロック２及びリア側シリンダブロック３の相互に突き当てられる部位にそれぞれ切欠きを形成し、フロント側シリンダブロック２とリア側シリンダブロック３とを組み付けることによってこれらの切欠きが相互に組み合わさって形成される。そして、連通路３７の数は１つでも２つ以上であっても良い。尚、この実施例においては、オイルパン１１は、クランク室１０とは別の部屋として画成され、連通路３７を介して連通していると説明したが必ずしもこれに限定されず、図示しないが、クランク室１０との仕切り壁をなくしてクランク室１０の下方に位置する底部側空間をオイルパンとし、このオイルパンにオイルを貯めるようにした構成であっても良い。

リアヘッド７のシャフト１８の軸方向のリア側において、吸入室３４とは隔壁３９により仕切ることでポンプ室４０を画成し、このポンプ室４０にトロコイドポンプ３８が収納されている。このトロコイドポンプ３８は、シャフト１８のリア側端に連結したもので、外歯歯車４１と、この外歯歯車４１の外周に位置して外歯歯車４１の外歯と噛み合う内歯を有する内歯歯車４２とで基本的に構成されている。

そして、バルブプレート６にオイル供給孔４３を形成し、リア側シリンダブロック３のバルブプレート６側の面にリア側シリンダブロック３の外周側からポンプ室４０側に向かって延びる溝状のオイル通路４４を形成し、リア側シリンダブロック３内にオイルパン１１からリアヘッド７で且つシャフト１８側に向けて斜めに延びるオイル通路４５を形成すると共に、オイル供給孔４３のリアヘッド７側開口がポンプ室４０と連通し、オイル通路４４のポンプ室４０側となる上端部分がオイル供給孔４３のリア側シリンダブロック３側開口と連通し、オイル通路４５のリアヘッド７側となる上端部分がオイル通路４４のポンプ室４０側とは反対側となる下端部分と連通している。

これにより、トロコイドポンプ３８は、シャフト１８の回転により駆動され、オイルパン１１からオイル通路４５、４４及びオイル供給孔４３を介してオイルを吸引することができる。

シャフト１８のオイル供給通路４６は、シャフト１８のトロコイドポンプ３８側からシャフトシール２０の近傍まで、当該シャフト１８の軸心をその軸方向に沿って設けられたもので、そのリア側端がトロコイドポンプ３８と連通していると共に、各スラスト軸受２９にオイルを供給して各スラスト軸受２９の潤滑を図るために、その途中においてオイル供給通路４６からシャフト１８の径方向に延びる分岐通路４７がそれぞれ形成されて、これらの分岐通路４７はそれぞれクランク室１０に開口している。

そして、このオイル供給通路４６のシャフト１８のフロント側においても、シャフト１８の径方向に略沿って或いは若干斜め方向に延びる分岐通路４９が形成されているもので、この分岐通路４９は、図２に示されるように、シャフト１８の側面のシャフトシール室１９近傍となる部位に開口して、シャフトシール室１９に収納されたシャフトシール２０にオイルを供給してその潤滑が図られている。

更に、オイル循環機構は、フロント側シリンダブロック２にオイル排出通路５１を有している。このオイル排出通路５１は、フロント側シリンダブロック２のフロント側端面（図１においてフロント側シリンダブロック２の左側端面）で且つ前記シャフトシール近傍側から、フロント側シリンダブロック２のリア側端面（図１においてフロント側シリンダブロック２の右側端面）で且つオイルパン１１近傍まで斜めに設けられているもので、特に図２に示されるように、一方側端がシャフトシール室１９のシャフト１８よりも下側部位に向けて開口し、他方側端がクランク室１０の下方側に開口している。

そして、バルブプレート４は、オイル排出通路５１のフロントヘッド５側の開口部とシャフトシール室１９との双方に対応する位置にオイル排出孔５２が形成されている。更に、この実施例では、フロント側シリンダブロック２のオイル排出孔５２の開口側に位置する角部を切り欠いて成る切欠き部５３が形成されて、オイル排出孔５２からオイル排出通路５１にオイルが円滑に移動できるようになっている。オイル排出通路５１の数は１つでも２つ以上であっても良く、これに伴い、バルブプレート４に形成されるオイル排出孔５２の数及び位置も、このオイル排出通路５１の数や位置に対応したものとなる。

上記のオイル循環機構の構成とすることにより、この圧縮機のオイル循環経路を説明すると以下のようになる。すなわち、図２の矢印に示されるように、オイルパン１１に貯められたオイルは、シャフト１８の回転により駆動されるトロコイドポンプ３８により、当該オイルパン１１からオイル通路４４、４５を介してトロコイドポンプ３８側まで吸引された後、トロコイドポンプ３８の圧縮作用にてシャフト１８の供給通路４６を介して圧縮機のフロント側に向けて移動し、分岐通路４７、４９の開口からスラスト軸受２９やシャフトシール２０の近傍に排出されて、スラスト軸受２９やシャフトシール２０を潤滑する。そして、シャフトシール２０を潤滑したオイルは、図２の矢印に示されるように、シャフトシール室１９内を下方に移動し、シャフトシール室１９の下方部位からバルブプレート４のオイル排出孔５２、切欠き部５３、オイル排出通路５１を経てクランク室１０内に送られ、更にこのクランク室１０から連通路３７を介してオイルパン１１に戻される。尚、クランク室１０の下方の底部空間がオイルパンの場合には、オイルはオイルパンの近傍であるクランク室１０ではなくオイルパンに直接に戻されるようにすることができる。

よって、オイルは、オイル循環機構のオイルパン１１に戻る経路において、流路抵抗となる流路抵抗となるラジアル軸受１７を迂回することが可能となり、シャフトシール室１９内にてオイルが淀むことが抑止される。

１ シリンダブロック
２ フロント側シリンダブロック
３ リア側シリンダブロック
４ バルブプレート
５ フロントヘッド
６ バルブプレート
７ リアヘッド
８ 圧縮機のハウジング
１０ クランク室
１１ オイルパン
１６ ラジアル軸受
１７ ラジアル軸受
１８ シャフト
１９ シャフトシール室
２０ シャフトシール
２２ シリンダボア
２２ａ シリンダボア
２２ｂ シリンダボア
２３ 両頭ピストン（ピストン）
２４ 圧縮室
２８ 斜板
２９ スラスト軸受
３３ 吸入室
３４ 吸入室
３５ 吐出室
３６ 吐出室
３８ トロコイドポンプ
４３ オイル供給孔
４４ オイル通路
４５ オイル通路
４６ オイル供給通路
４７ 分岐通路
４９ 分岐通路
５１ オイル排出通路
５２ オイル排出孔

Claims (3)

1. フロント側シリンダブロックとリア側シリンダブロックとから構成されたシリンダブロックを有し、前記フロント側シリンダブロックと前記リア側シリンダブロックとをシリンダボアの中心が合致するように組み合わせることによりクランク室が画成されると共に、前記クランク室を貫通するシャフトを前記シリンダブロックに回転自在に支承することで、前記シャフトの回転により前記クランク室内に配された斜板を回転させてピストンを前記シリンダボア内で往復動させるピストン型圧縮機において、
   前記シリンダブロックの前記クランク室の下方に設けられたオイルパンと、
   前記リアヘッドに設けられ、前記シャフトのリア側端部と連結されて、前記シャフトの回転により駆動されて前記オイルパンからオイルを吸引するトロコイドポンプと、
   前記トロコイドポンプからのオイルが前記シャフトのフロント側をシールするシャフトシールに供給されるように、前記シャフト内に設けられたオイル供給通路と、
   前記シャフトシールに供給されたオイルが前記オイルパン又はその近傍まで戻るように、前記フロント側シリンダブロックに形成されたオイル排出通路と、
   から構成されたオイル循環機構を有することを特徴とするピストン型圧縮機。
2. 前記オイル排出通路は、前記フロント側シリンダブロックに、このフロント側シリンダブロックのフロント側端面で且つ前記シャフトシール近傍側から前記フロント側シリンダブロックのリア側端面で且つ前記オイルパン近傍まで斜めに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のピストン型圧縮機。
3. 前記フロント側シリンダブロックと前記フロントヘッドとの間及び前記リア側シリンダブロックと前記リアヘッドとの間にバルブプレートが介在されると共に、前記フロント側シリンダブロックと前記フロントヘッドとの間に介在されるバルブプレートには、前記フロント側シリンダブロックに形成された前記オイル排出通路の前記フロントヘッド側に対応する位置に、オイル排出孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピストン型圧縮機。

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