JP4888803B2

JP4888803B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP4888803B2
Application number: JP2005194950A
Authority: JP
Inventors: 啓一兼杉; 知靖高橋; 秀博安立
Original assignee: Valeo Japan Co Ltd
Current assignee: Valeo Japan Co Ltd
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2025-07-04
Also published as: EP1906017A4; WO2007004359A1; JP2007009875A; EP1906017A1; EP1906017B1

Description

この発明は、クランク室の圧力制御を行なうための圧力制御弁と、圧縮された作動流体中に混在するオイルを分離するオイル分離機構とを有する圧縮機の構造に関する。

圧縮機から外部サイクルに流出するオイル（潤滑油）量が相対的に多くなることにより、圧縮機のオイル不足を招くのみならず、サイクル上に配される熱交換器の熱交換効率も低下する等の不都合が生ずる。このような不都合を回避するために、圧縮機の吐出側に吐出室から流出した圧縮された作動流体中に混在するオイルを分離するオイル分離器（オイルセパレータ）を設ける構造は既に公知である（例えば、特許文献１を参照。）。

また、圧縮機の吸入脈動又は吐出脈動を減衰させるために、リヤハウジングの中央側に形成された吸入室及び吐出室の一方が、トンネル形状の連通路を介して対応する吐出口部と連通されると共に、前記トンネル状の連通路と前記吐出口部の装着されるパイプ接続部との間にマフラ室を形成する構造は既に公知である（例えば、特許文献２を参照。）。

その一方で、圧力制御弁は、例えば、一方側が吐出室と給気導入口を介して連通すると共に他方側がクランク室と連通している給気通路上に設けられて、この給気通路の開度を調節することにより、クランク室の圧力を制御するものである（例えば、特許文献３を参照。）。
特開２００５−２３８４７号公報特開２００２−２０２０５４号公報特開２００４−１８３６２３号公報

これに対し、上記のように給気通路の給気導入口が吐出室に直接開口していると、オイルを相対的に多く混入した作動流体が給気通路に送られるので、オイルが圧力制御弁内部の弁部に付着し弁開閉動作が鈍くなり、また、弁部に付着するオイルにより通路面積が実質的に変動する。このため、クランク室内に供給する所望の作動流体量を確保できず、ひいてはクランク室の圧力制御が不安定化するおそれがある。

そこで、本発明は、相対的にオイルの混入率の低い作動流体を圧力制御弁に送ることで圧力制御弁の弁部へのオイルの付着を減少させ、クランク室内の圧力制御の不安定化を回避することを目的とする。

この発明に係る圧縮機は、ハウジングと、このハウジング内部に区画形成されたクランク室と、前記ハウジングに回転自在に支持されて外部の駆動力にて回転動する駆動軸と、この駆動軸の回転動を作動流体の圧縮作用に変換する圧縮機構と、前記圧縮機構で圧縮されて相対的に高圧化した作動流体を前記クランク室内に供給してこのクランク室内の圧力を制御する圧力制御弁と、前記圧縮機構によって圧縮された作動流体からオイルを分離するオイル分離機構とを有する圧縮機において、前記圧力制御弁に前記作動流体を供給する給気通路の給気導入口は、前記オイル分離機構でオイルが分離除去された作動流体を取り込むことが可能な流路上に開口していることを特徴としている（請求項１）。この作動流体は、例えばフロン圧縮機の冷媒であってもＣＯ2 圧縮機等の冷媒であってもよい。また、「前記圧縮機構で圧縮されて相対的に高圧化した作動流体をクランク室内に供給してこのクランク室内の圧力を制御する圧力制御弁」とは、給気通路の開度を調節してクランク室に流入する作動流体の流量を制御するもの（入口制御）であっても、給気通路と抽気通路の双方の開度を調節してクランク室の圧力を制御するものであっても良い。更に、この圧縮機は、特にピストン往復動式可変容量型のもので、片斜板型、ワブル型、その他これらに類似する型式に適用される。そして、分離されたオイルの供給先はクランク室や吸入室等の低圧室である。

より具体的には、前記オイル分離機構は、前記圧縮機構により圧縮された作動流体が一時的に蓄えられる吐出室と連通するオイル分離室と、このオイル分離室に突出されて前記吐出室から導入された前記作動流体を旋回させると共に前記作動流体を圧縮機外に吐出するための吐出口部と前記オイル分離室とを連通させるオイル分離筒とから構成され、前記給気導入口は、前記オイル分離筒の下流側に開口している（請求項２）。このオイル分離器はオイル分離室で分離されたオイルをクランク室や吸入室等の低圧室に供給するための通路が前記給気通路とは別に設けられている。

また、前記オイル分離機構は、前記ハウジングにマフラ室を画成し、このマフラ室と前記圧縮機構により圧縮された作動流体が吐出される吐出室とを第１の連通路を介して連通すると共に、前記マフラ室と作動流体を圧縮機外に吐出するための吐出口部とを第２の連通路を介して連通することで構成され、前記給気導入口は、前記マフラ室の下流側に開口したものとしても良い（請求項３）。このマフラ室は、分離されたオイルを第２の連通路から流出させない機能を有する共に、マフラ室から分離されたオイルをクランク室や吸入室等の低圧室に供給するための通路が前記第１及び第２の連通路とは別に連通している。

よって、これらの発明によれば、圧力制御弁には、オイル分離機構でオイルが分離除去されて、オイルの混入率が相対的に低下した作動流体が送られるので、圧力制御弁内部の弁部にオイルが付着する割合が減少する。これに伴い、圧力制御弁の弁開閉動作を所望通りに制御することが可能となり、圧縮機の制御性が向上する。

特に請求項３に記載の発明において、マフラ室は圧縮機の吸入脈動又は吐出脈動を減衰させるためのものであるところ、マフラ室内を作動流体が通過する際にオイルが作動流体から分離されるもので、この分離したオイルをクランク室や低圧室に供給するための通路を別途に有することにより、オイル分離機構ともなる。よって、この請求項３に記載の発明によれば、オイル分離機構としての機能を備えたマフラ室を利用するので、圧力制御弁に送られる作動流体からオイルを分離するために請求項２に記載するようなオイル分離機構を別途設ける必要がなく、圧縮機の構造を相対に単純なものとすることができる。

以下、この発明の実施形態について添付図面により説明する。

図１において、この発明が用いられる圧縮機１の一例としてのピストン往復動式の容量可変型の圧縮機１が示されている。この圧縮機１の構成を説明すると、シリンダブロック３と、このシリンダブロック３のフロント側に固定されるフロントハウジング４と、前記シリンダブロック３のリヤ側（図１中、右側）にバルブプレート２６を介して組み付けるリヤハウジング５と、駆動軸６とを備え、これらシリンダブロック３、フロントハウジング４、バルブプレート２６及びリヤハウジング５は、締結ボルト７を後述のシリンダボア１８の軸方向に沿って挿通させて相互に接合し固定することにより、金属製で略円筒状のハウジング２を構成している。

そして、フロントハウジング４とシリンダブロック３とによりクランク室８が区画形成されている。このクランク室８には、一端がフロントハウジング４から突出する駆動軸６が収納されている。この駆動軸６のフロントハウジング４から突出した部分には、軸方向に取り付けられた中継部材９を介してクラッチ板１０が固定されている。フロントハウジング４のボス部４ａには回転自在に外嵌された駆動プーリ１１がクラッチ板１０と対峙して設けられ、この駆動プーリ１１は、ボス部４ａにベアリング１２を介して回動自在に外嵌されている。クラッチ板１０は、駆動プーリ１１に埋設された励磁コイル１３への通電により駆動プーリ１１に吸着され、駆動プーリ１１に与えられる回転動力を駆動軸６に伝達するようにしている。

また、この駆動軸６の一端側は、フロントハウジング４との間に設けられた軸封装置１４を介してフロントハウジング４との間が気密性良く封じられると共に外周面に外装されたラジアル軸受け１５にてフロントハウジング４に回転自在に支持されており、駆動軸６の他端側は、シリンダブロック３の支持凹部１６に収納されたラジアル軸受け１７にてシリンダブロック３に回転自在に支持されている。

シリンダブロック３には、駆動軸６を支持する前記支持凹部１６とこの支持凹部１６を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１８とが形成されている。そして、それぞれのシリンダボア１８内には、片頭ピストン１９が往復動可能に挿入されている。

前記駆動軸６には、クランク室８内において、当該駆動軸６と一体に回転するスラストフランジ２０が固定されている。このスラストフランジ２０は、駆動軸６に対して略垂直に形成されたフロントハウジング４の内壁面にスラスト軸受け２１を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ２０には、リンク部材２２を介して斜板２３が連結されている。

斜板２３は、駆動軸６上に設けられたヒンジボール２４を介して傾動自在に保持されているもので、スラストフランジ２０の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板２３の周縁部分は、前後に設けられた一対のシュー２５を介して片頭ピストン１９の係合部１９ａに係留されている。

このようなスラストフランジ２０、斜板２３、及び片頭ピストン１９によって、駆動軸６の回転を作動流体の圧縮作用に変換する圧縮機機構が構成されて、駆動軸６が回転すると、これに同期して斜板２３が一体に回転し、この回転運動がシュー２５を介して片頭ピストン１９の往復直線運動に変換され、片頭ピストン１９の往復動により、シリンダボア１８内において片頭ピストン１９とバルブプレート２６との間に形成された圧縮室２７の容積が変更されるようになっている。

リヤハウジング５は、シリンダブロック３とバルブプレート２６を介して接合することで、吸入室２９と、この吸入室２９の周囲に連続的に形成された吐出室３０とが画成されている。そして、バルブプレート２６には、吸入室２９と圧縮室２７とを図示しない吸入弁を介して連通する吸入孔３１と、吐出室３０と圧縮室２７とを図示しない吸入弁を介して連通する吐出孔３２とが形成されている。

また、リヤハウジング５は、側周面に取付孔３３を設けて、この実施形態ではクランク室８の圧力を制御する圧力制御弁３４が装着されているが、この圧力制御弁３４に関しては後に詳述する。

更に、リヤハウジング５には、吐出室３０に吐出した圧縮された作動流体に混在しているオイルを分離するオイル分離器３６が設けられている。このオイル分離器３６は、吐出室３０に対して吐出流路３７を介して連通するオイル分離室３８と、オイル分離室３８内に吐出されて吐出室３０から吐出流路３７を介して流入された作動流体を旋回させると共に外部サイクルと分離室３８とを連通するオイル分離筒３９とから構成されている。すなわち、オイル分離室３８は、外部サイクルと接続するための吐出口部４０と連通し当該吐出口部４０の軸方向に延びる空間を有してなるもので、この吐出口部４０とオイル分離室３８との境界に形成の小径口部分に吐出口部４０の開口側からオイル分離筒３９を挿着することで画成される。

これにより、圧縮された作動流体が吐出室３０から吐出流路３７を介してオイル分離室３８に導入され、この導入された作動流体は分離筒３９の周りを旋回しながらリヤハウジング５の中央部側に導かれ、その過程において作動流体に混在されているオイルは分離される。そして、オイルが分離された作動流体は分離筒３９の内部を通って吐出口部４０から外部サイクルに送出され、分離されたオイルは、潤滑オイル流路４２を経てクランク室８又は吸入室２９等の低圧室に供給される。

ところで、前記圧力制御弁３４に作動流体を送るための給気通路４４は、その給気導入口４５が吐出口部４０内にて分離筒３９の下流側よりも更に下流側に開口している。そして、作動流体をクランク室８に送るために、圧力制御弁３４からクランク室８まで延出した給気通路４６を有している。また、クランク室８に流入した作動流体を吸入室２９に逃がすための抽気通路４７が、バルブプレート２６に設けられている。この実施形態では、給気通路４４、４６の途中に設けた圧力制御弁３４によりクランク室８に供給する作動流体の量のみを制御するいわゆる入口制御方式を示したが、給気通路と抽気通路双方の開度を圧力制御弁により制御するいわゆる出入り口制御方式を適用しても良い。

以上の構成によれば、オイル分離器３６を通過することによりオイルが分離除去された作動流体が、給気導入口４５から給気通路４４を通って圧力制御弁３４に送られた後、給気通路４６を介してクランク室８に戻されるので、圧力制御弁３４に作動流体に混在したオイルが付着する可能性を低減することが可能である。これによって、圧力制御弁３４の弁開閉動作を所望通りに制御することが可能となり、圧縮機１の制御性を向上させることができる。

図２及び図３において、この発明の他の実施形態として、オイル分離器３６を有しない圧縮機１が示されており、以下、当該圧縮機１についてこれらの図に基づいて説明する。但し、先の実施形態と同様の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に示される圧縮機１は、シリンダブロック３の外周壁内に圧縮機１の吐出脈動を減衰させるためのマフラ室４９が形成されており、このマフラ室４９は、シリンダブロック３の軸方向及び径方向に延設するように設けられている。

このマフラ室４９は吐出室３０と第１の連通路５０を介して連通し、吐出口部４０と第２の連通路５１を介して連通している。これら第１の連通路５０及び第２の連通路５１のマフラ室側端部は、この実施形態では、マフラ室４９の吐出口部側の周方向の略中央に近接して当該マフラ室４９と接続するように配置されている。また、バルブプレート２６にも第１の連通路５０とマフラ室４９とを連通するための通孔５３及び第２の連通路５１とマフラ室４９とを連通するための通孔５４が形成されている。

そして、前記圧力制御弁３４に作動流体を送るための給気通路４４を有し、この給気通路４４の給気導入口４５は、マフラ室４９の下流側となる第２の連通路５１の途中に開口している。また、作動流体をクランク室８に送るために、取付孔３３からクランク室８まで延出した給気通路４６を有している。尚、給気通路４４の給気導入口４５は、マフラ室４９の下流側となる吐出口部４０内に開口したものとしても良い。また、クランク室８に流入した作動流体を吸入室２９に逃がすための抽気通路４７が、バルブプレート２６に設けられている。この実施形態では、給気通路４４、４６の途中に設けた圧力制御弁３４によりクランク室８に供給する作動流体の量のみを制御するいわゆる入口制御方式を示したが、給気通路と抽気通路双方の開度を圧力制御弁により制御するいわゆる出入り口制御方式を適用しても良い。

更に、マフラ室４９は、このマフラ室３９内で分離したオイルが第２の連通路５１から流出しないように、例えば第２の連通路５１の開口部よりもその圧縮機の中心側面が深くなっていると共に、分離されたオイルを、軸封装置１４やラジアル軸受１５、１７に供給するために、潤滑オイル流路４２の端部が圧縮機の中心側面等に開口している。これにより、マフラ室４９は、作動流体からオイルを分離除去するオイル分離機構としての機能も有するものとなる。

以上の構成によれば、マフラ室４９を通過することによりオイルが分離除去された作動流体が、給気導入口４５から給気通路４４を通って圧力制御弁３４に送られた後、給気通路４６を介してクランク室８に戻されるので、圧力制御弁３４に作動流体に混在したオイルが付着する可能性を低減することが可能である。これによって、圧力制御弁３４の弁開閉動作を所望通りに制御することが可能となり、圧縮機１の制御性を向上させることができる。

図１は、この発明が用いられる圧縮機の一例の全体構成を示す断面図である。図２は、この発明が用いられる圧縮機の他の例の全体構成を示す断面図である。図３は、同上の圧縮機のマフラ室の構成を示す概略図である。

符号の説明

１圧縮機
２ハウジング
６駆動軸
８クランク室
１９片頭ピストン
２０スラストフランジ
２３斜板
２９吸入室
３０吐出室
３４圧力制御弁
３６オイル分離器
３８オイル分離室
３９オイル分離筒
４０吐出口部
４９マフラ室
５０第１の連通路
５１第２の連通路

Claims

ハウジングと、このハウジング内部に区画形成されたクランク室と、前記ハウジングに回転自在に支持されて外部の駆動力にて回転動する駆動軸と、この駆動軸の回転動を作動流体の圧縮作用に変換する圧縮機構と、前記圧縮機構で圧縮されて相対的に高圧化した作動流体を前記クランク室内に供給してこのクランク室内の圧力を制御する圧力制御弁と、前記圧縮機構によって圧縮された作動流体からオイルを分離するオイル分離機構とを有する圧縮機において、
前記圧力制御弁に前記作動流体を供給する給気通路の給気導入口は、前記オイル分離機構でオイルが分離除去された作動流体を取り込むことが可能な流路上に開口していることを特徴とする圧縮機。
前記オイル分離機構は、前記圧縮機構により圧縮された作動流体が一時的に蓄えられる吐出室と連通するオイル分離室と、このオイル分離室に突出されて前記吐出室から導入された前記作動流体を旋回させると共に前記作動流体を圧縮機外に吐出するための吐出口部と前記オイル分離室とを連通させるオイル分離筒とから構成され、前記給気導入口は、前記オイル分離筒の下流側に開口していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記オイル分離機構は、前記ハウジングにマフラ室を画成し、このマフラ室と前記圧縮機構により圧縮された作動流体が吐出される吐出室とを第１の連通路を介して連通すると共に、前記マフラ室と作動流体を圧縮機外に吐出するための吐出口部とを第２の連通路を介して連通することで構成され、前記給気導入口は、前記マフラ室の下流側に開口していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。