JP5218905B2 - Variable capacity swash plate compressor - Google Patents
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Description
この発明は、冷媒として二酸化炭素を用い、揺動する斜板によって移動するピストンにピストンリングが設けられた可変容量斜板式圧縮機に関する。 The present invention relates to a variable capacity swash plate compressor in which carbon dioxide is used as a refrigerant and a piston ring is provided on a piston that is moved by a swinging swash plate.
特許文献1に開示される可変容量圧縮機は、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、クランク室に臨む抽気通路の入口部を、前記駆動軸の径方向に設定したことを特徴とする。ブローバイガスと共に抽気通路内に流れ込むミスト状のオイルは、まず駆動軸の回転運動により抽気通路の入口部の内周面に衝突して気液分離されて付着し、駆動軸の回転運動による遠心力によってクランク室に押し戻されるため、簡素な構成でクランク室から吸入室へ流出するオイル量を低減することができる。
In the variable capacity compressor disclosed in
特許文献2は、冷媒ガスの吐出通路上に遠心分離器よりなるオイルセパレータが設けられる冷媒圧縮機を開示する。この特許文献2において、オイルセパレータの貯留部とクランク室とは、給気通路を介して連通されており、オイル溜りのオイルが、容量制御のためにクランク室へと供給される冷媒ガスと共に、給気通路を介してクランク室へと戻されること、言い換えると給気通路がオイル戻り経路を兼ねていることが開示され、前記給気通路上に、クランク室へ供給される冷媒ガスの量を調節する制御弁が設けられることが開示される。これにより、冷媒から分離されたオイルは、オイル貯留部に貯められ、さらにオイル貯留部とクランク室を結ぶ給気通路、すなわちオイル戻り経路を介してクランク室に戻されるが、前記制御弁によってクランク室に戻される冷媒と共に戻される量が調節されることがわかる。
上述したように、特許文献1には抽気経路の途中にオイルセパレータ(抽気OS)を設けた圧縮機が開示される。上記特許文献1に開示されている抽気OSは、冷媒としてR134aを使用する場合、冷凍サイクル内のオイル循環量をある程度低減できることが知られている。
As described above,
しかしながら、冷媒として二酸化炭素(CO2)を使用した圧縮機の場合、クランク室と吸入室の差圧がR134aの場合の数倍から10倍高い上、クランク室内部の部品が中心に密集しているため、駆動軸近傍のガスの流速が高くなり、オイルがガス流に巻き込まれ吸入室へ排出されやすくなる。結果として、R134aを使用した圧縮機に比して冷凍サイクル内のオイル循環量が多くなり、冷凍能力の低下を十分に抑えることができない。 However, in the case of a compressor using carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant, the differential pressure between the crank chamber and the suction chamber is several to ten times higher than that of R134a, and components in the crank chamber are concentrated in the center. Therefore, the flow velocity of the gas in the vicinity of the drive shaft is increased, and the oil is easily caught in the gas flow and discharged to the suction chamber. As a result, the amount of oil circulation in the refrigeration cycle is increased as compared with a compressor using R134a, and a decrease in refrigeration capacity cannot be sufficiently suppressed.
また、ピストンとシリンダボアとの隙間からの冷媒のリーク(ブローバイ)を低減させるためにピストンリングを採用している圧縮機において、ピストンリングは圧縮効率を向上させるのに効果的であるが、シリンダボア内で圧縮される冷媒に含まれるオイルもクランク室への浸入が阻止されるため、一旦クランク室外に流出してしまったオイルをクランク室に戻すことについては大きな障害となる。このため、たとえ抽気経路の途中にオイルセパレータを設けたとしても、わずかにオイルがクランク室外に流出するために、クランク室内のオイル量がなくなり圧縮機が焼き付くという不具合が生じるおそれがある。 In a compressor that employs a piston ring to reduce refrigerant leakage (blow-by) from the gap between the piston and the cylinder bore, the piston ring is effective in improving the compression efficiency. Since the oil contained in the refrigerant compressed in the step is prevented from entering the crank chamber, it is a great obstacle to return the oil that has once flowed out of the crank chamber to the crank chamber. For this reason, even if an oil separator is provided in the middle of the bleed path, a slight amount of oil flows out of the crank chamber, which may cause a problem that the amount of oil in the crank chamber is lost and the compressor is seized.
一方、特許文献2には冷媒ガスの吐出通路上にオイルセパレータを設けた構成(吐出OS)が開示されている。この構成においては、吐出OSによって遠心分離されたオイルは、クランク室に供給される冷媒の量と共に制御弁によって絞られクランク室に戻されるため、高負荷時等の制御弁が閉鎖する条件においては、分離したオイルがクランク室に戻さず、特許文献1に開示される圧縮機と同様、クランク室内のオイルが不足するおそれがある。
On the other hand,
仮に、この制御弁に換えてオリフィスを設けることによってクランク室へのオイル戻し量を絞る構成を採用した場合、貯留部の分離オイルが全てクランク室に戻されてしまうと、吐出室の高圧ガスがこのオリフィスを経由してクランク室へ吹き抜けてしまい、性能を大きく低下させるという問題がある(特に高負荷時)。そこで高圧ガスが吹き抜けないようオリフィスの径を小さく設定すると、低負荷時等の吐出圧とクランク室の圧力差が小さい条件時には、吐出OSにより分離されたオイルが十分にクランク室に戻されず、分離オイルが貯留部から溢れて圧縮機外に流出してしまうという不都合がある。 If a configuration is adopted in which an oil return amount to the crank chamber is reduced by providing an orifice instead of this control valve, if all the separated oil in the reservoir is returned to the crank chamber, the high-pressure gas in the discharge chamber There is a problem that the performance is greatly deteriorated (especially when the load is high) by blowing through the orifice into the crank chamber. Therefore, if the orifice diameter is set to be small so that high-pressure gas does not blow through, the oil separated by the discharge OS is not sufficiently returned to the crank chamber and separated when the pressure difference between the discharge pressure and the crank chamber is small, such as at low loads. There is a disadvantage that the oil overflows from the reservoir and flows out of the compressor.
本願発明は、以上の点を鑑みて、オイル循環量を広範囲の運転条件にて低減し、かつクランク室内の適正オイル量を保持することのできる可変容量斜板式圧縮機を提供することにある。 In view of the above points, the present invention is to provide a variable capacity swash plate compressor that can reduce the amount of oil circulation under a wide range of operating conditions and maintain an appropriate amount of oil in the crank chamber.
したがって、本願発明は、ハウジング内に形成されたクランク室と、該クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、該駆動軸の回転に同期して揺動する斜板と、該斜板の周縁に係留され、該斜板の揺動に伴いハウジング内に固着されたシリンダブロックに形成されたシリンダボア内を往復動するピストンとを具備し、さらにハウジングの一部を構成するシリンダヘッドには吸入室及び吐出室とが形成され、前記ピストンの往復動によって前記吸入室から冷媒を吸引して吐出室に吐出すると共に、ピストンにはピストンリングが設けられ、前記ピストンのストローク量が前記斜板の傾斜角を変更することで可変される可変容量斜板式圧縮機において、前記駆動軸を貫通して前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路内に設けられた第1のオイルセパレータ機構と、前記吐出室から吐出口に至る吐出経路内に設けられた第2のオイルセパレータ機構と、前記吐出室と前記クランク室とを常時連通し、前記第2のオイルセパレータ機構によって分離されたオイルをクランク室に戻すオイル戻り経路と、該オイル戻り経路上に設けられた絞り手段とを設けることにある(請求項1)。 Accordingly, the present invention provides a crank chamber formed in the housing, a drive shaft that passes through the crank chamber and is rotatably supported by the housing, and a swash plate that swings in synchronization with the rotation of the drive shaft. And a piston reciprocating in a cylinder bore formed in a cylinder block secured to the periphery of the swash plate and fixed in the housing as the swash plate swings, and further constitutes a part of the housing A suction chamber and a discharge chamber are formed in the cylinder head, and a refrigerant is sucked from the suction chamber by a reciprocating motion of the piston and discharged into the discharge chamber. A piston ring is provided in the piston, and the stroke amount of the piston In the variable capacity swash plate compressor that is variable by changing the tilt angle of the swash plate, the bleed air passing through the drive shaft and communicating the crank chamber and the suction chamber A first oil separator mechanism provided in the passage, a second oil separator mechanism provided in a discharge path from the discharge chamber to the discharge port, and the discharge chamber and the crank chamber are always in communication with each other; An oil return path for returning the oil separated by the second oil separator mechanism to the crank chamber and a throttle means provided on the oil return path are provided .
この請求項1の発明によれば、抽気側に設けられた第1のオイルセパレータ機構(抽気OS)と吐出側に設けられた第2のオイルセパレータ(吐出OS)を併用し、この吐出OSによって分離されたオイルをクランク室に戻すオイル戻り経路を設けたことによって、ピストンリングによる高いブローバイシール性を維持しつつ、運転時のクランク室内のオイル量を適正に維持することができ、内部部品の信頼性を確保することができる。特に、抽気OSにより、クランク室から吸入室へ流出するオイルが低減されているため、吐出OSで分離・回収するオイル量を高く設定する必要がない。よってオイル戻り経路に設けたオリフィス径を小さく設定することができ、吐出室からクランク室へ流入する高圧流体(ガス・オイル)を抑えて性能の低下を最小限にすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the first oil separator mechanism (bleeding OS) provided on the bleed side and the second oil separator (discharge OS) provided on the discharge side are used in combination. By providing an oil return path that returns the separated oil to the crankcase, the amount of oil in the crankcase during operation can be properly maintained while maintaining high blow-by sealing performance by the piston ring. Reliability can be ensured. In particular, since the oil flowing out from the crank chamber to the suction chamber is reduced by the extraction OS, it is not necessary to set a high amount of oil to be separated and collected by the discharge OS. Therefore, the diameter of the orifice provided in the oil return path can be set small, and the high pressure fluid (gas / oil) flowing from the discharge chamber to the crank chamber can be suppressed to minimize the deterioration in performance.
また、前記第1のオイルセパレータ機構(抽気OS)は、前記駆動軸の径方向に貫通して設けられる導入孔と、前記駆動軸の略中心を軸方向に延出して前記導入孔及び前記駆動軸の弁板側端部とを連通する第1の排出孔と、前記シリンダブロックを貫通して吸入室と前記第1の排出孔とを連通する第2の排出孔とによって構成されること(請求項2)が望ましい。 In addition, the first oil separator mechanism (bleeding OS) includes an introduction hole provided penetrating in a radial direction of the drive shaft, an axial center extending substantially from the center of the drive shaft, and the introduction hole and the drive. A first discharge hole communicating with the valve plate side end of the shaft, and a second discharge hole penetrating the cylinder block and communicating the suction chamber and the first discharge hole. Claim 2) is desirable.
請求項2の発明によれば、導入孔を径方向に貫通して設けたことによって、導入孔内のオイルの戻り流速が約1/2となるため、オイルがガス流に巻き込まれにくく、オイル分離性を向上させることができるものである。 According to the second aspect of the present invention, since the introduction hole is provided so as to penetrate in the radial direction, the return flow rate of the oil in the introduction hole is about ½, so that the oil is not easily caught in the gas flow. Separability can be improved.
さらに、前記導入孔の内径を4〜7mmとし、導入孔が形成される駆動軸の部分(導入部)の外径を20mmから26mmの範囲内とすること(請求項3)が望ましい。 Furthermore, it is desirable that the inner diameter of the introduction hole is 4 to 7 mm, and the outer diameter of the drive shaft portion (introduction part) where the introduction hole is formed is in the range of 20 mm to 26 mm.
これは、導入孔の内径を4mmより小さくした場合には、高速流によりオイルが排出されるおそれが生じ、7mmより大きくした場合には、駆動軸の剛性が低下するというおそれが生じるからである。 This is because if the inner diameter of the introduction hole is smaller than 4 mm, the oil may be discharged by a high-speed flow, and if it is larger than 7 mm, the rigidity of the drive shaft may be reduced. .
また、駆動軸の導入部の外径を20mm以上とすることで、オイルに働く遠心力を高め、二酸化炭素でも分離性を確保できるが、26mmより大きくした場合には、クランク室内に溜められるオイル量が少なくなるという恐れが生じるからである。言い換えると、通常、適正オイル量30〜70ccであるが、駆動軸径が26mmを越えると70ccが溜められない可能性が大きくなるからである。 In addition, the centrifugal force acting on the oil can be increased by setting the outer diameter of the introduction portion of the drive shaft to 20 mm or more, and separability can be secured even with carbon dioxide. However, if the diameter is larger than 26 mm, the oil stored in the crank chamber This is because there is a fear that the amount will decrease. In other words, the proper oil amount is usually 30 to 70 cc, but if the drive shaft diameter exceeds 26 mm, there is a greater possibility that 70 cc cannot be stored.
前記第1の排出孔は、第2の排出孔に向けて漸次径が拡大する拡径部を具備すること(請求項4)が望ましい。また、シリンダブロックには駆動軸に形成された第1の排出孔の拡径部に突入する突入部が形成され、前記第2の排出孔はこの突入部に形成されることが望ましい。これによって、第1の排出孔の拡径部に対して、第2の排出孔は、当然に小さい径を有するように形成されるため、第1の排出孔から第2の排出孔に至る段階で、第2のオイル分離を行うことが可能となるものである。 It is desirable that the first discharge hole includes a diameter-expanding portion whose diameter gradually increases toward the second discharge hole. In addition, it is preferable that the cylinder block has a protrusion portion that protrudes into the enlarged diameter portion of the first discharge hole formed in the drive shaft, and the second discharge hole is formed in the protrusion portion. Accordingly, the second discharge hole is naturally formed to have a small diameter with respect to the enlarged diameter portion of the first discharge hole, and therefore, the stage from the first discharge hole to the second discharge hole. Thus, the second oil separation can be performed.
さらに、前記第2のオイルセパレータ機構(吐出OS)は、前記ピストンによって冷媒が押し出される吐出室から冷媒の押し出し方向に延出する第1の吐出通路と、該第1の吐出通路及び前記吐出口と連通する第2の吐出通路と、該第2の吐出通路に設けられ、前記第1の吐出通路と対峙する位置に前記第2の吐出通路に沿って延出する小径部及び該小径部から吐出口側に向かって前記第2の吐出通路に当接するように拡径する拡径部からなる分離部とを具備し、前記第2の吐出通路の吐出口の反対側端部には、前記オイル戻り経路が開口することが望ましい。尚、前記第2の吐出通路の下方には、フィルタが配されることが望ましく、さらに下方端部には、第1の集塵ポケットが形成されることが望ましい。また、集塵ポケット内には、例えば不織布のような異物捕捉手段を設けても良い。 Further, the second oil separator mechanism (discharge OS) includes a first discharge passage that extends in a direction in which the refrigerant is pushed out from a discharge chamber in which the refrigerant is pushed out by the piston, the first discharge passage, and the discharge port. A second discharge passage that communicates with the second discharge passage, a small diameter portion that is provided in the second discharge passage and that extends along the second discharge passage to a position facing the first discharge passage, and the small diameter portion A separation portion formed of a diameter-expanding portion that expands so as to abut on the second discharge passage toward the discharge port side, and at the opposite end portion of the discharge port of the second discharge passage, It is desirable that the oil return path is open. A filter is preferably disposed below the second discharge passage, and a first dust collection pocket is preferably formed at the lower end. Further, a foreign matter capturing means such as a non-woven fabric may be provided in the dust collection pocket.
これによって、第1の吐出通路から排出された吐出ガスは、第2の吐出通路に配された分離部の小径部の外周を旋回し渦状になって第2の吐出通路の下方に移動し、前記分離部の小径部の内部を上昇して拡径部から吐出口へ至るため、確実にオイル分離を実行することができるものである。 Thereby, the discharge gas discharged from the first discharge passage swirls around the outer periphery of the small-diameter portion of the separation portion arranged in the second discharge passage, moves in a spiral shape, and moves below the second discharge passage. Since the inside of the small-diameter portion of the separating portion is raised to reach the discharge port from the enlarged-diameter portion, oil separation can be reliably performed.
また、前記オイル戻り経路は、前記第2の吐出通路から延出する第1の戻り経路と、該第1の戻り経路に連通し、シリンダヘッドと、該シリンダヘッド及び前記シリンダブロックの間に配置される弁板、吐出弁及びシリンダガスケットと、前記シリンダブロックを貫通してクランク室に開口する第2の戻り経路とによって構成されることが望ましい。前記第1のオイル戻り経路から前記第2のオイル戻り経路に至る部分には、第2の集塵ポケットを設ける事が望ましい。 The oil return path communicates with the first return path extending from the second discharge path and the first return path, and is disposed between the cylinder head and the cylinder head and the cylinder block. The valve plate, the discharge valve, the cylinder gasket, and the second return path that penetrates the cylinder block and opens to the crank chamber are desirable. It is desirable to provide a second dust collection pocket in a portion from the first oil return path to the second oil return path.
これによって、吐出OSによって分離され第2の吐出通路の下方に溜まったオイルは、第1の戻り経路及び第2の戻り経路を経てクランク室に戻されるものである。 As a result, the oil separated by the discharge OS and accumulated below the second discharge passage is returned to the crank chamber through the first return path and the second return path.
さらに、前記第2の戻り経路上に、絞り手段を設けたことが望ましい。また、この絞り手段は、前記第2の戻り経路の前記シリンダヘッド内又は弁板のいずれかに設けることが望ましく、特に弁板に設けることが望ましい。さらに、この前記絞り手段の等価直径は、0.15〜0.35mmの範囲内であること(請求項5)が望ましい。 Furthermore, it is desirable to provide an aperture means on the second return path. The throttle means is preferably provided either in the cylinder head of the second return path or in the valve plate, and particularly in the valve plate. Further, the equivalent diameter of the said throttle means is in the range of 0.15-0.35 mm (claim 5) is desirable.
このように、絞り手段を、第2の戻り経路上の前記シリンダヘッド内又は弁板のいずれかに設けることで、高圧のオイル戻り経路の気密性が大幅に向上し、これに伴って成績係数(COP)が向上するものである。また、絞り手段の等価直径を0.15mm以上とすることで、低負荷時のオイル戻り性を向上させることができるものであり、0.35mm以下とすることで、高負荷時のガスの戻りを抑制できるので、COPの低下を抑制することができるものである。 Thus, by providing the throttle means either in the cylinder head or on the valve plate on the second return path, the airtightness of the high-pressure oil return path is greatly improved. (COP) is improved. Moreover, the oil return property at the time of low load can be improved by setting the equivalent diameter of the throttle means to 0.15 mm or more, and the gas return at the time of high load can be improved by setting it to 0.35 mm or less. Therefore, it is possible to suppress a decrease in COP.
さらに、高圧ガスが通過する前記吐出室、前記第1の吐出通路、前記第2の吐出通路の壁面と、低圧ガスが通過する前記吸入室の壁面のうち、少なくとも1つの壁面には断熱材が配されること(請求項6)が望ましい。断熱材の材料としては、PTFE、PPS、PBT、PI、PAI等の樹脂系材料を選択することができる。また、耐熱性を考慮してグラスファイバー等の強化繊維を適宜付加するようにしても良いものである。 Furthermore, a heat insulating material is provided on at least one wall surface of the discharge chamber through which the high-pressure gas passes, the wall surfaces of the first discharge passage and the second discharge passage, and the wall surface of the suction chamber through which the low-pressure gas passes. (Claim 6 ) is desirable. As a material for the heat insulating material, a resin-based material such as PTFE, PPS, PBT, PI, or PAI can be selected. Further, in consideration of heat resistance, reinforcing fibers such as glass fibers may be appropriately added.
これによって、高圧ガスと低圧ガスとを温度的に遮断できるため、高圧ガスのオイルによる冷却効果を防止し、また吸入ガスの過熱を防止することができるものである。さらに、低OCR時の高吐出温度を防止することができるものである。 Accordingly, the high-pressure gas and the low-pressure gas can be shut off in temperature, so that the cooling effect by the oil of the high-pressure gas can be prevented and the intake gas can be prevented from overheating. Furthermore, a high discharge temperature at the time of low OCR can be prevented.
以上説明したように、この発明によれば、冷媒として二酸化炭素を用いた冷凍サイクルに使用され、ピストンリングを採用した容量斜板式圧縮機において、抽気OSと吐出OSとを併用し、この吐出OSによって分離されたオイルをクランク室に戻すオイル戻り経路を設けたことによって、ピストンリングによる高いブローバイシール性を維持しつつ、クランク室内のオイル量を適正に維持し、オイル循環率(OCR)を低負荷から高負荷にわたって低減することが可能になるものである。また、高低圧ガス間の熱伝導を抑制する断熱材を設けたことによって、高吐出温度を防止することができるものである。 As described above, according to the present invention, in a capacity swash plate type compressor that is used in a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant and employs a piston ring, the extraction OS and the discharge OS are used in combination. By providing an oil return path that returns the oil separated in the crank chamber to the crank chamber, the oil volume in the crank chamber is maintained properly and the oil circulation rate (OCR) is reduced while maintaining high blow-by sealing performance by the piston ring. It is possible to reduce from a load to a high load. Further, by providing a heat insulating material that suppresses heat conduction between the high and low pressure gases, a high discharge temperature can be prevented.
以下、この発明の実施例について図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルの一部を構成する可変容量斜板式圧縮機1は、図1に示すように、フロントヘッド2、シリンダハウジング3及びシリンダヘッド4からなるハウジング5と、前記フロントヘッド2、シリンダハウジング3内に固着されたシリンダブロック6及びシリンダハウジング3によって画成されたクランク室7と、前記フロントヘッド2及び前記シリンダブロック6に回転自在に保持される駆動軸8と、この駆動軸8に揺動自在に保持される斜板9と、前記駆動軸8に固着され、前記斜板9に回転力を伝達するロッド10と、前記シリンダブロック6に形成されたシリンダボア11と、前記斜板9の周縁に保持され、前記斜板9の揺動運動によって前記シリンダボア11内を往復動するピストン12と、ピストン12に設けられるピストンリング13を具備する。また、前記シリンダブロック6と、前記シリンダヘッド4の間には、弁板14及びシリンダヘッドガスケット36が配され、さらにそのシリンダヘッド側には、吐出弁15が装着される。
As shown in FIG. 1, a variable capacity
前記シリンダヘッド4には、吸入室16と吐出室17が形成され、吸入室16は図示しない吸入口と連通し、前記吐出室17は吐出口18と連通する。また、吐出室17とクランク室7を連絡する給気通路(図示せず)には、圧力制御弁(図示せず)が設けられている。
A
以上の構成により、駆動軸8の回転に伴って回転揺動運動を行う斜板9によってピストン12がシリンダボア11に沿って往復運動し、吸入室16から吸引した冷媒を吐出室17を介して吐出口18から送出する。また、運転負荷に応じて前記制御弁の開度を調節することにより、吐出室17内の高圧ガスをクランク室7に導入してクランク室7内の圧力を調節し、斜板9の傾斜角度を適宜変化させるものである。
With the above configuration, the
以上の構成の可変容量斜板式圧縮機1において、駆動軸8には、この駆動軸8を径方向に貫通する導入孔19が形成され、さらにこの導入孔19の略中心から駆動軸8の軸方向に沿って形成された第1の排出孔20が形成される。この第1の排出孔20は、駆動軸8のシリンダブロック側に向かって拡径する拡径部21を有し、この拡径部21には前記シリンダブロック6から突出する突入部22が位置し、この突入部22の略中央には、前記第1の排出孔20に開口し、この第1の排出孔20と前記吸入室16とを連通する第2の排出孔23が形成される。これによって、前記導入孔19、第1の排出孔20及び第2の排出孔23によって抽気通路が構成され、さらに第1のオイルセパレータ機構(抽気OS)が構成される。尚、図2に示すように、前記導入孔19は、ロッド10よりもフロントヘッド2側に設けても良い。この場合は、第1の排出孔20とロッド10が干渉するため、ロッド10に連通部37を設けても良い。
In the variable capacity
また、前記導入孔19の直径は4mm〜7mmの範囲内に設定される。4mm以上とすることで、冷媒ガスが高流速となり、オイルが分離されることなく排出されるという不具合を解消し、7mm以下とすることで、駆動軸8の剛性低下を防止するものである。また、導入孔19が形成される駆動軸8の部分(導入部)8Aは、外径を20mm以上26mm以下の範囲内に設定される。外径を20mm以上とすることで、冷媒ガスのオイルに働く遠心力を高め、冷媒ガスからのオイル分離性を向上させることができ、26mm以下とすることで、クランク室7に溜められるオイル量を確保することができるものである。通常、クランク室7内に溜められるオイルの適正量は、30〜70ccであるが、26mmを超えた場合には、70ccまで溜められない可能性が大きくなるからである。
The diameter of the
これにより、第1のオイルセパレータ機構(抽気OS)においては、駆動軸8の回転による遠心力によって、導入孔19から流入した冷媒ガスからオイルが分離され(第1の抽気OS)、さらに第1の排出孔20から第2の排出孔23に流入する段階で、再度オイル分離(第2の抽気OS)が実行されるものである。また、導入孔19が半径方向に貫通していることから、冷媒ガスの流速が低下し、第1の抽気OSにおけるオイル分離性を向上させることができるものである。
Thereby, in the first oil separator mechanism (extracted air OS), the oil is separated from the refrigerant gas flowing in from the
また、前記シリンダヘッド4には、前記ピストン12によって冷媒が押し出される吐出室17から冷媒の押し出し方向に延出する第1の吐出通路24と、この第1の吐出通路24に対して垂直に形成され、前記吐出口18と連通する第2の吐出通路25とが形成される。また、前記第2の吐出通路25には、前記第1の吐出通路24と対峙する位置に前記第2の吐出通路25に沿って延出する小径部26及び小径部26から吐出口18側に向かって前記第2の吐出通路25に当接するように拡径する拡径部27からなる分離部28が装着固定される。これにより、前記第1の吐出通路24、第2の吐出通路25及び分離部28によって第2のオイルセパレータ機構(吐出OS)が構成されるものである。
Further, the
さらに前記第2の吐出通路25の下方には、フィルタ29が配され、さらに下方端部には第1の集塵ポケット30が形成される。また、第2のオイルセパレータ機構によって分離されたオイルは、下記するオイル戻り経路31によってクランク室7内に戻されるものである。
Further, a
以上の構成の第2のオイルセパレータ機構において、第1の吐出通路24から吐出される冷媒ガスは、前記分離部28の小径部26の外周を旋回して渦巻き状に下降してさらに小径部26の内部を上昇して前記吐出口18から吐出される。この経路において、冷媒ガスが小径部26の外周を高速で旋回しつつ、下降から上昇へと流れ方向が変化することによって冷媒ガス内に含まれるオイルが確実に分離されるものである。
In the second oil separator mechanism configured as described above, the refrigerant gas discharged from the first discharge passage 24 swirls around the outer periphery of the small-
以上のように、本願発明によれば、抽気OSと吐出OSを併用することによってオイル循環率(OCR)を十分に低下させ、さらにオイル戻り経路を介して、分離されたオイルをいかなる条件のときもクランク室に戻すことができるものである。 As described above, according to the present invention, the oil circulation rate (OCR) is sufficiently lowered by using the extraction OS and the discharge OS together, and the separated oil is supplied under any conditions via the oil return path. Can also be returned to the crank chamber.
また、前記オイル戻り経路31は、前記第2の吐出通路25に設けられたフィルタ29の下方から前記第2の吐出通路25の長手方向に沿ってシリンダヘッド4内を延出する第1の戻り経路32と、この第1の戻り経路32から垂直にシリンダヘッド4、弁板部分(シリンダヘッドガスケット36、吐出弁15及び弁板14等を含む)、吸入弁40及びシリンダブロック6を貫通してクランク室7内に開口する第2の戻り経路33とによって構成される。また、前記第2の戻り経路33のシリンダヘッド4から弁板14に至る部分には、絞り機構35が設けられる。仮に、この絞り機構35がシリンダブロック6に設けられたとすると、その絞り機能の上流側である弁板部分には高圧(吐出圧)が作用することとなり、面接触により気密している弁板14と吸入弁40の間から、高圧ガスが漏れてしまう。本願発明の構成によれば、吸入弁40の上流側に絞り機構35が設けられているので、メタルコンタクト部の圧力は低圧になり、気密性を維持することができる。特に、この絞り機構35を弁板14に設けることが絞り機構35の形成を容易にするものであり、特にレーザー加工で行うことが望ましい。また、前記第1の戻り経路32と第2の戻り経路33の間には、第2の集塵ポケット34が形成されるものである。
The
また、前記絞り機構35の等価直径は、0.15mm〜0.35mmの範囲内に設定される。図4に示されるように、等価直径を0.15mm以上とすることで、低負荷時にオイルが十分戻らず圧縮機外に流出してしまうという不具合を解消し、0.35mm以下とすることで、高負荷時にクランク室にガスが吹き抜けて成績係数(COP)が低下するという不具合を解消する。
The equivalent diameter of the
本願発明に係る構成(抽気OS+ピストンリング+吐出OS+オイル戻しの絞り機構:0.27mm)を採用したところ、低負荷条件から高負荷条件に亘ってOCRが0.5(%)以下となり、抽気OSのみの場合の4.5〜5.7%に比して高いオイル分離効果が得られた。COPの向上率は、中低負荷条件において25%に達した。 When the configuration according to the present invention (bleeding OS + piston ring + discharge OS + oil return throttling mechanism: 0.27 mm) is employed, the OCR becomes 0.5 (%) or less from the low load condition to the high load condition. A high oil separation effect was obtained as compared with 4.5 to 5.7% in the case of OS alone. The improvement rate of COP reached 25% at medium and low load conditions.
ところで、冷凍サイクル内を循環するオイルは、冷凍サイクル中で熱交換を阻害して冷凍能力を低下させるという問題を有する一方で、シリンダボアで圧縮され高圧・高温となった冷媒ガスから熱を奪い、吐出ガスの温度上昇を抑えるという好ましい効果も持っている。よってオイルセパレータによって冷凍サイクルを循環するオイルを低減した結果、吐出ガスの温度が上昇し、その吐出ガスの熱が吸入ガスに伝導して、吸入ガスの密度が小さくなり体積効率を低下させてしまう恐れがある。 By the way, the oil circulating in the refrigeration cycle has the problem of reducing the refrigeration capacity by inhibiting heat exchange in the refrigeration cycle, while taking heat from the refrigerant gas compressed by the cylinder bore and becoming high pressure and high temperature, It also has a favorable effect of suppressing the temperature rise of the discharge gas. Therefore, as a result of reducing the oil circulating in the refrigeration cycle by the oil separator, the temperature of the discharge gas rises, the heat of the discharge gas is conducted to the intake gas, the density of the intake gas is reduced, and the volume efficiency is lowered. There is a fear.
しかしながら、本願発明に係る容量斜板式圧縮機1においては、さらに、高圧側となる吐出室17、第1の吐出通路24及び第2の吐出通路25の周壁に断熱材38を配し、さらに低圧側となる吸入室16の周壁にも断熱材38を配している。
However, in the capacity
これによって、高圧側を通過する高圧・高温の冷媒ガスと、低圧側を通過する低圧・低温の冷媒ガスとの熱伝導を遮断することができるため、吸入ガスの過熱を防止できるため、体積効率の低下を防止でき、さらに図3で示すように、低OCR時の高吐出温度を防止することができるものである。断熱材38の材質として、PTFE、PPS、PBT、PI、PAI等の樹脂系材料を選択することができる。また、耐熱性を考慮してグラスファイバー等の強化繊維を適宜添加しても良いものである。尚、図3において、一点鎖線で示す特性線は、断熱材なしの場合の圧縮機の回転速度と吐出温度Tdの関係を示すものであり、点線で示す特性線は、吐出側のみに断熱材(PBT)を配した場合の圧縮機の回転速度と吐出温度Tdの関係を示すものであり、実線で示す特性線は、高圧側及び低圧側に断熱材を配した場合の圧縮機の回転速度と吐出温度Tdの関係を示すものである。このように、高圧側若しくは低圧側のみに断熱材を設けて、高圧側と低圧側の熱伝導を遮断するようにしても相応の効果を得ることができるものである。
As a result, heat conduction between the high-pressure and high-temperature refrigerant gas that passes through the high-pressure side and the low-pressure and low-temperature refrigerant gas that passes through the low-pressure side can be cut off, so that the intake gas can be prevented from overheating. Further, as shown in FIG. 3, a high discharge temperature at the time of low OCR can be prevented. As the material of the
1 可変容量斜板式圧縮機
2 フロントヘッド
3 シリンダハウジング
4 シリンダヘッド
5 ハウジング
6 シリンダブロック
7 クランク室
8 駆動軸
9 斜板
10 ロッド
11 シリンダボア
12 ピストン
13 ピストンリング
14 弁板
15 吐出弁
16 吸入室
17 吐出室
18 吐出口
19 導入孔
20 第1の排出孔
21 拡径部
22 突入部
23 第2の排出孔
24 第1の吐出通路
25 第2の吐出通路
26 小径部
27 拡径部
28 分離部
29 フィルタ
30 第1の集塵ポケット
31 オイル戻り経路
32 第1のオイル戻り経路
33 第2のオイル戻り経路
34 第2の集塵ポケット
35 絞り機構
36 シリンダヘッドガスケット
37 連通部
38 断熱材
40 吸入弁
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記駆動軸を貫通して前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路内に設けられた第1のオイルセパレータ機構と、
前記吐出室から吐出口に至る吐出経路内に設けられた第2のオイルセパレータ機構と、
前記吐出室と前記クランク室とを常時連通し、前記第2のオイルセパレータ機構によって分離されたオイルをクランク室に戻すオイル戻り経路と、
該オイル戻り経路上に設けられた絞り手段とを設けることを特徴とする可変容量斜板式圧縮機。 A crank chamber formed in the housing, a drive shaft that passes through the crank chamber and is rotatably supported by the housing, a swash plate that swings in synchronization with the rotation of the drive shaft, and a peripheral edge of the swash plate And a piston that reciprocates in a cylinder bore formed in a cylinder block fixed in the housing as the swash plate swings. And a discharge chamber are formed, the refrigerant is sucked from the suction chamber by the reciprocating motion of the piston and discharged into the discharge chamber, and the piston is provided with a piston ring, and the stroke amount of the piston is inclined by the swash plate. In a variable capacity swash plate compressor that can be changed by changing the angle,
A first oil separator mechanism provided in an extraction passage passing through the drive shaft and communicating the crank chamber and the suction chamber;
A second oil separator mechanism provided in a discharge path from the discharge chamber to the discharge port;
An oil return path that constantly communicates the discharge chamber and the crank chamber and returns the oil separated by the second oil separator mechanism to the crank chamber ;
A variable capacity swash plate compressor, comprising a throttle means provided on the oil return path .
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