JPS593197Y2 - ピストン式冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は例えば自動車用冷房装置等に用いられるピスト
ン式圧縮機、特に主軸の回転力をシリンダ内でのピスト
ンの往復摺動力に変換して冷媒を圧縮する圧縮機の構造
に関する。

この種の圧縮機においては、シリンダとピストンとの隙
間を通して冷媒が洩れるのを完全に防止することは不可
能である。

このため従来よりシリンダの後方、つまりピストンに駆
動力を伝達する機構側、に設けたクランク室にこの洩れ
冷媒を一旦受は入れ、その後に、このクランク室と冷媒
の吸入経路とを連通させる圧力バランス路を通してこの
洩れ冷媒を吸入経路に帰還させるようにしている。

しかしこの場合、クランク室は相対的に移動する部分の
ための潤滑油を受は入れる潤滑油貯留室を兼ねているの
で、この潤滑油が洩れ冷媒を帰還させるための圧力バラ
ンス路を通って冷却回路中に流出することがある。

この冷却回路中に流出した潤滑油の一部は上述した洩れ
冷媒に含まれてクランク室に戻るが、その大部分は冷媒
に含まれた状態で冷却回路中を循環することとなる。

このため潤滑油の初期封入量を潤滑のみに必要な量の何
倍にもしなければならないし、さらには冷却回路の長さ
が異なる場合や冷却回路中に潤滑油゛の停滞しやすい箇
所があったりするために、場合によっては潤滑油はその
必要な初期封入量が変わるのでその都度潤滑油の封入量
を決定しなければならないし、また冷媒中に含まれた潤
滑油が熱交換器の熱交換効率を低下させる原因になって
しまつＯ そこで冷却回路中に流出した潤滑油を吐出経路において
冷媒から分離させて集め、その集められた潤滑油を吐出
経路とクランク室との圧力差を利用しつつ他の油滑還路
を通してクランク室に戻すことが考えられる。

しかし例えば自動車冷房装置においては、自動車のアイ
ドリング運転時には冷却回路中の凝縮器での放熱能力が
低下してしまうので、冷媒の凝縮が十分に行われずに、
圧縮機の吐出経路の圧力が高圧となり、その結果、上述
の油滑還路を通る油戻り量が油分離量を上回り、吐出経
路のガス冷媒がその油滑還路を通ってクランク室に流出
してしまうことがあり、したがってその場合には冷却能
力が著しく低下してしまうという問題をもつ。

ところで油滑還路を通りうる油量は、その断面積および
長さに大きく左右される。

しかし断面積は小さくなると目詰りの危険が大となるで
それほど小さくできない。

そこで油滑還路を長くすることが考えられるが、単にま
がりくねったものにすることで長くするのでは、製造が
著しくむずかしくなり、実用的ではない。

したがって本考案の目的は、洩れ冷媒を帰還させるため
の圧力バランス路を通って冷却回路に流出する潤滑油を
冷却回路から除去してクランク室に戻す構造を備えたビ
ス１−ン式冷媒圧縮機を提供することにある。

さらに本考案の目的は、冷却回路中の潤滑油をクラクラ
室に戻すための油滑還路を、充分な長さでかつ製造も簡
単な抵抗経路になすことにある。

本考案によれば、冷却回路中に流出した潤滑油はクラン
ク室に戻されるので、大容量の圧縮機においても潤滑油
の封入量は少なくてすむ上に、潤滑油の初期封入量は冷
却回路にかかわらず一定ですみ、かつ熱交換効率の低下
の原因も除去され、しかも低速運転時に冷媒がクランク
室に流出することを目詰りのおそれなく防止して所要の
冷却能力を維持させることのできる、自動車用冷房装置
に用いるのに適したピストン式冷媒圧縮機が得られる。

以下図面を参照しながら、本考案につき実施例を用いて
説明する。

先ず第１図を参照して、円筒状のケーシング１０は一端
に嵌合固定されたシリンダブロック１１と他端に固定さ
れたフロントハウジング１２との間に、潤滑油の貯留室
を兼ねたクランク室１３を形成している。

このクランク室１３内に配置されたロータ１４は、フロ
ントハウジング１２の中央部に軸受１５を介して回転自
在な状態で挿通された主軸１６に固定され、かつフロン
トハウジング１２にスラストニードルベアリング１７を
介して対向している。

クランク室１３内にはまた、ロータ１４の傾斜面１４ａ
にスラストニードルベアリング１８を介して対向したリ
ング状の揺動板１９が配置されており、この揺動板１９
は揺動中心軸体２０の先端に、回転自在な鋼球２１を介
して揺動自在に受けられている。

揺動中心軸体２０はシリンダブロック１１の中央孔２２
に嵌合されたもので、軸方向では可動であるが回転は阻
止されており、穴２０ ａに嵌合されたばね２３によっ
て揺動板１９に向けて付勢されている。

このときのばね２３の付勢力は、中央孔２２にねじ込ま
れたねじ体２４を回すことによって調整されうる。

揺動中心軸体２０はまた先端に傘歯車２０ ｂを有して
おり、この傘歯車２０ ｂが揺動板１９に固着された傘
歯車２５に噛合うことにより、揺動板１９の回転を阻止
している さらにシリンダブロック１１には複数のシリンダ２６が
形成されており、それらのシリンダ２６の夫々にはピス
トン２７が摺動自在に夫々挿入されている。

そしてこれらのピストン２７をロッド２Ｂにて揺動板１
９の周辺近傍部分に連結しである。

なおロッド２８と揺動板１９との結合、およびロッド２
８とピストン２７との結合は、いずれも球関節継手にて
行わせである。

またシリンダブロック１１の一端にはガスケツ１− （
図示せず）および弁板アセンブリ２９を介してシリンダ
ブロック３０が重わ合わされ、かつボルト３１によって
そこに固定されている。

シリンダヘッド３０は外周辺近傍部分に吸入室３２を、
中央部に吐出室３３を有している。

弁板アセンブリ２９は、シリンダ２６の夫々を吸入室３
２に連通させる吸入口３４とシリンダ２６の夫々を吐出
室３３に連通させる吐出口３５とを有する弁板、吸入口
３４のシリンダ２６側に設けた不撓性の吸入弁、および
吐出口３５の吐出室３３側に設けた可撓性の吐出弁を、
固定ボルト３６にて一体に固定したものである。

なお３７は吐出弁の過度な撓みを防止する介挿えであっ
て、これも固定ボルト３６にて弁板アセンブリ２９に一
体に固定されている。

上述した構造において、主軸１６を適当な回転駆動手段
にて回転させると、クランク室１３内でロータ１４が回
転し、このロータ１４の傾斜面１４ ａに従って揺動板
１９が鋼球２１を中心として回転することなく揺動する
ため、それに基いて複数のピストン２７がシリンダ２６
内で時差をもって往復摺動し、その結果として吸入室３
２の流体を吸入口３４を通してシリンダ２６内に吸込み
かつ吐出口３５を通して吐出室３３に排出する。

実際には、シリンダヘッド３０に設けた吸入ポート３Ｂ
と吐出ポート３９との間には冷却回路を接続して使用さ
れるため、この冷却回路中の冷媒が凝縮・蒸発を繰返し
つつ循環することとなる。

ところで吐出室３３の圧力は比較的高いのに対し、クラ
ンク室１３の圧力は比較的低いため、ピストン２７の圧
縮行程において冷媒ガスがシリンダ２６とピストン２７
との隙間を通ってクランク室１３に洩れる現象が起り、
冷媒損失が起る。

かといってクランク室１３を密封構造にしても、吸入室
３２の圧力は比較的低いため、上述した現象の逆、つま
り冷媒の戻りはほとんど期待できず、それ故にクランク
室１３の内圧が高くなってしまう。

高い圧力に耐えるクランク室１３はコスト高の原因にな
ってしまうことはいうまでもない。

そこで第２図に示すように、クランク室１３と吸入室３
２とを互いに連通させた圧力バランス路４０を上部位置
に備え、クランク室１３に洩れ出た冷媒ガスをこの圧力
バランス路４０を通して吸入室３２に帰還させるように
している。

しかしクランク室１３は前述したように潤滑油の貯留室
も兼ねているため、ここに貯留された潤滑油が圧力バラ
ンス路４０を通して吸入室３２に流出するおそれがある
。

この流出した潤滑油が冷却回路を循環する構造ならば各
種の欠点が生じることは前述したとおりである。

さてこの圧縮機においてさらに、シリンダヘッド３０の
吐出室３３には、吐出ポート３９に対応して管状突起４
１を設け、そして油分離装置４２をその一面に突出した
円筒部４３が管状突起４１に密着嵌合するように嵌め込
み固定する。

こうして分離装置４２を組込んだシリンダヘッド３０に
おいては、油分離装置４２によって吐出室３３から仕切
られた油収集室４４が形成される上に、円筒部４３が管
状突起４１に嵌合することにより冷媒ガス通路４５が形
成され、さらに斜面部４６の周縁部と隔壁４７との間に
油通過用隙間４８が形成され、また突壁４９と隔壁４７
との間に油案内溝５１が形成される。

さらにシリンダヘッド３０には、下部位置に油溜り室５
２を形成するとともに、この油溜り室５２を油収集室４
４に連通させる連通孔５４を設ける。

さらに、弁板アセンブリ２９には油溜り室５２に対向す
る部分に貫通孔５５を設け、またケーシング１０からフ
ロントハウジング１２にかけて、貫通孔５５に対向する
部分に軸心と平行な縦孔５６を設ける。

この縦孔５６は弁板アセンブリ２９の近傍のみを大径穴
５７となし、残部を小径孔となすが、このときこの小径
孔部分の途中が本実施例の如くクランク室１３に通じて
途切れる場合にはこの小径部分に細管５８を挿通させる
。

一方、縦孔５６の大径穴５７部分には詰め物としてのね
じ体５９を圧入又は焼ばめ等により挿入固着する。

またさらに、フロントハウジング１２には、縦孔５６も
しくは細管５８に通じるようにのびた横穴６２を設ける
とともに、この横穴６２の底部をシャフトシール６３の
内側のシール室６４に連通させる。

このシーヌ室６４は軸受１５部分の隙間を通してクラン
ク室１３に連通しているが、さらに主軸１６に設けた通
油孔６５をも介してクランク室１３に連通ずるようにな
す。

こうして油溜り室５２をクランク室１３に連通させた油
滑還路が形成される。

ここでこの油滑還路はその一部を、縦孔５６の大径穴５
７内壁面とねじ体５９の螺旋状溝との隙間によって構成
された螺旋状にされている。

そのためこの油滑還路の長さを十分に長くとることがで
きるとともに、その断面積も任意に設定できる。

即ち第３図のようにピッチの小さくかつ谷底の浅いねじ
体５９を用いると、その部分の油滑還路の長さが長くか
つ断面積が小さくなる。

このとき、油滑還路の断面積が小さすぎると目詰りを起
すおそれがあるので、このことに注意してねじ体５９の
設計を行うことが必要であろう。

なお、第４図に示すように、大径穴の内壁面に螺旋状溝
６６を形成するとともに、その大径穴５７部分にねじ体
の代りに単に柱状の詰め物６７を嵌合固定することによ
っても、」−述と同様に油滑還路の一部を螺旋状になし
うるし、また第５図に示すように、大径穴の内壁面に形
成した螺旋状溝とねじ体５９とのねじ込み嵌合による隙
間６Ｂによって油滑還路の螺旋状部分を設けてもよく、
さらには他の構造によっても同様な螺旋状部分を作るこ
とができよう。

このような構造の圧縮機において、クランク室１３に貯
留された潤滑油はロータ１４の回転によってかき上げら
れ、ロータ１４の回転方向と同一の方向にクランク室１
３の内壁面を層状をなして移動し、その際に圧力バラン
ス路４０を通って吸入室３２内に流出する。

この流出した潤滑油は吸入ポート３８より吸入された冷
媒と共にシリンダ２６内に吸入され、ピストン２７の圧
縮行程中にシリンダ２６とピストン２７との隙間を通っ
て微少量が冷媒に含まれたままクランク室１３に戻り、
その他は冷媒ガスに含まれたまま吐出室３３に押出され
る。

こうして吐出室３３に吐出される潤滑油を含んだ冷媒ガ
スは、吐出弁を介挿え３７に接触するまで押し曲げ、そ
して隔壁４７の内周壁面に衝突する。

すると潤滑油の大部分は隔壁４７の内周壁面に付着する
が、冷媒ガスは方向をかえて冷媒ガス通路４５を通って
吐出ボート３９から回路へ流出する。

隔壁４７の内周壁面に付着した潤滑油は介挿え３７に沿
って外方に向けて吐出される冷媒ガスにより油透過用隙
間４８を通って油収集室４４に押し込められる。

また油透過用隙間４８は吐出室３３の上部にのみ設けら
れているため、隔壁４７の下部位置に付着した潤滑油に
そのままでは油収集室４４に導かれずに冷媒ガス通路４
５を通って回路に流出するおそれがあるが、この部分の
潤滑油は油案内溝５１に案内されつつ上部に導かれるよ
うになっているのでその危険はなく、したがって下部位
置に付着した潤滑油も油透過用隙間４８を通って油収集
室４４に押し込められる。

こうして冷媒ガスから分離されて油収集室４４に集めら
れた潤滑油は連通孔５４を通って油溜り室５２に溜るこ
ととなる。

油溜り室５２の潤滑油は、その油溜り室５２の圧力がク
ランク室１３内の圧力よりもきわめて大きいことにより
、上述した油煤還路を通ってシール室６４に流れてメカ
ニカルシールを潤滑し、さらに主軸１６の中心の通油孔
６５と軸受１５の隙間との両方を通ってクランク室１３
に戻る。

軸受１５の隙間よりクランク室１３に戻る潤滑油は、軸
受１５を潤滑する一方、フロントハウジング１２の内壁
面とロータ１４との間隙を通り、ロータ１４の回転によ
る遠心力によって外方に飛散し、そしてラスラストニー
ドルベアリング１７を潤滑する。

また、主軸１６の通油孔６５を通ってクランク室１３に
戻る潤滑油は、ロータ１４と揺動板１９とお隙間に流入
し、ロータ１４の回転による遠心力によって外方に飛散
してスラストニードルベアリング１８および揺動板１９
とロッド２８との球関節継手部分を潤滑する。

なお、クランク室１３から圧力バイパス路４０を通って
吸入室３２に流出する潤滑油をクランク室１３に戻すと
ともに、その戻り途中で各部の潤滑を行わせる構成なの
で、その良好なる潤滑作用を得るには圧力バランス路４
０のクランク室１３内への開口をなるべくクランク室１
３の内周壁面に近くに選び、それにより多くの潤滑油が
吸入室３２に流出するようにした方が好ましい。

こうすれば潤滑を要求される部分に多くの潤滑油が供給
される上に、その潤滑油は冷媒ガスに接触することによ
り冷却されたものとなるので、良好なる潤滑油作用が得
られるだろう。

以上実施例を用いて説明したように、本考案によるピス
トン式冷媒圧縮機においては、潤滑油が所定の少ない量
ですみかつ熱交換効率を低下させることもないという利
点をもつ上に、冷却回路中に流出した潤滑油をクランク
室に戻す通路の少なくとも一部を、孔とその孔内に挿入
された詰め物との間に形成した螺旋状の溝になすことで
、長さが長い抵抗経路を得ているので、低速運転時に冷
媒がクランク室に流出することを目詰りのおそれなく防
止し、所要の冷却能力を維持することができ、またこの
ような螺旋状の溝も実施例の如く簡単に得ることのでき
る構造であり、したがって運転速度が変化するところの
自動車冷房装置に用いるのに特に適している。

なお上述では特定の構造について説明したが、他の種々
の構造においても本考案は実施できるし、また他のタイ
プのピストン式冷媒圧縮機においても同様に実施でき、
かつ同等の効果を得ることができるであろう。

特に、上述では冷媒から分離させた潤滑油をシール室に
導いてメカニカルシールを潤滑した後にクランク室に戻
しているが、シール室を介すことなくクランク室に直接
戻す構成でも実施でき、かつ同等な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるピストン式冷媒圧縮機の一実施例
の縦断面図、第２図は圧力バランス路を示した要部のみ
の断面端面図、第３図は本考案の変形例を説明するため
の要部のみの断面図、第４図は他の実施例を示した要部
のみの断面図、第５図はさらに他の実施例を示した要部
のみの断面図である。 １ト・ケーシング、１１・・・シリンダブロック、１２
・・・フロントハウジング、１３・・・潤滑油の貯留室
を兼ねたクランク室、１６・・・主軸、２６・・・シリ
ンダ、２７・・・ピストン、３０・・・シリンダヘッド
、３２・・・吸入室、３３・・・吐出室、４０・・・圧
力バランス路、４２・・・油分離装置、４４・・・油収
集室、５２・・・油溜り室、５６・・・縦孔、５７・・
・大径穴、５９・・・詰め物としてのねじ体、６７・・
・詰め物。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダと該シリンダ内で往復摺動するピストンとの隙
   間を通って潤滑油貯留室を兼ねたクランク室に洩れる冷
   媒を吸入経路に帰環させる圧力バランス路を備えたピス
   トン式冷媒圧縮機において、冷媒の吐出経路に配置され
   、上記圧力バランス路を通って冷媒の吸入経路に入った
   潤滑油を冷媒から分離させる油分離装置と、該油分離装
   置にて冷媒から分離させられた油を溜める油溜り室と、
   該油溜り室を上記クランク室に連通させた孔と、該孔の
   少なくとも一部に挿入された詰め物とを有し、該詰め物
   と該孔の内壁面との間に螺旋状通路を形成させたことを
   特徴とするピストン式冷媒圧縮機。