JPS6135385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば自動車用冷房装置等に用いられ
る冷却装置の圧縮機、特に主軸の回転力をシリン
ダ内でのピストンとの往復摺動力に変換して冷媒
を圧縮する圧縮機の潤滑装置に関する。

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
旦受け入れ、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た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け入れる貯油室を兼
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つて冷却回路中に流
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貯油室
に戻るが、その大部分は冷媒に含まれた状態で吐
出されて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つたりするために、場合によ
つ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
の熱交効率を低下させる原因になつてしまう。

またピストンに駆動力を伝えるために回転させ
られる主軸の回転の潤滑はクランク室内の潤滑油
を、クランク室内の部品の動きを利用して強制的
に主軸のシール部に導いて行つているが、これで
はそのための機構が複雑になる。さらに、運転時
には圧縮機からの吐出ガスの脈動によつて吐出ホ
ースおよびコンデンサ等に振動が生じ、これが騒
音の原因になるという問題もある。

したがつて本発明の目的は、洩れ冷媒を帰還さ
せるための圧力バランス路を通つて冷却回路中に
流出した潤滑油を冷却回路から除去して主軸のシ
ール室に導きかつクランク室に戻す構造を備えた
冷却用圧縮機を提供することにある。

さらに本発明の目的は、圧縮機からの吐出ガス
の脈動に起因する騒音を減少することにある。

本発明の他の目的は、圧縮機のシリンダヘツド
の中央部に設けた吐出室に、簡単な構造で容易に
しかも軸方向の寸法を大にすることなく組みつけ
ることのできる油分離装置の提供にある。

本発明のさらに他の目的は、油分離能力の劣化
がない油分離装置の提供にある。

本発明のさらに他の目的は、吐出経路の抵抗を
増大させることのない油分離装置の提供にある。

本発明は、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つてクランク室に洩れ
る冷媒を吸入経路に帰還させる圧力バランス路を
備えた冷却用圧縮機において、シリンダヘツドの
中央部の吐出室に配置された油分離装置を含み、
該油分離装置は、上記吐出室の周壁面に対し上部
にのみ油通過用隙間を残して上記吐出室を実質的
に前後に二分した前面板と、該前面板の前面下部
位置に上記吐出室の周壁面に対し間隔を残して突
設され、上記吐出室の周壁面に沿つた前向きの油
案内溝を形成する突壁と、該前面板の後方に間隔
をおいて設けられかつ周辺部分を上記シリンダヘ
ツドに密着させられた後面板と、該前面板および
後面板間を結合するとともに該前面板の前方空間
を上記シリンダヘツドの吐出ポートに連通させた
両端開口の筒部とを有しており、該後面板の後方
には該筒部の内部空間よりも径方向で広がつた拡
張空間部を形成しており、さらに上記前面板の後
方空間に、上記前面板および後面板間を介して上
記前面板の前方空間に連通した油収集室を設け、
かつ該油収集室を上記ピストンに駆動力を伝達す
るための主軸のシール室に連通させた油帰還路を
設け、該主軸の回転の潤滑を上記分離装置にて分
離された潤滑油にて行うようにしたことを特徴と
する潤滑装置である。

本発明によれば、圧力バランス路を通つて冷却
回路中に流出した潤滑油が吐出室の油分離装置に
よつて冷媒から効率よく分離されるので、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、またその冷媒から分離した潤滑油はク
ランク室に戻される途中で主軸の回転の潤滑も行
うようになつているので、主軸の潤滑のため専用
の機構は不要になり、その上、油分離装置の後方
にはサイレンサー効果を及ぼす拡張空間部が形成
されているため、吐出ガスの脈動が減衰され、し
たがつて運転時の騒音が減少する。さらに、使用
された油分離装置は板部材によつて作られたもの
であるため、特別な固定補助装置を要することな
くビス等を用いて簡単に固定することができ、し
たがつて組みつけが容易な上に、軸方向寸法の小
さいシリンダヘツド内空間へ油分離装置の組み込
みも可能になる。また油分離装置が目詰りを起し
たりすることはないので、油分離能力の劣化はな
い。その上、冷媒の通路は従来同様に保たれてい
るため、吐出経路の抵抗を増大させるという問題
も生じない。

以下図面を参照しながら、本発明につき実施例
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１
０は一端に嵌合固定されたシリンダブロツク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
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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はシリンダブロツ
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によつて揺動板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
すことによつて調整されうる。

揺動中心軸体２０はまた先端に傘歯車２０ｂを
有してり、この傘歯車２０ｂ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１
９の回転を阻止している。

さらにシリンダブロツク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をロツド
２８にて揺動板１９の周辺近傍部分に連結してあ
る。なおロツド２８と揺動板１９との結合、およ
びロツド２８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てある。

またシリンダブロツク１１の一端にはガスケツ
ト（図示せず）および弁板アセンブリ２９を介し
てシリンダヘツド３０が重ね合わされ、かつボル
ト３１によつてそこに固定されている。シリンダ
ヘツド３０は第２図をも参照して、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３２を連通させる吸入口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
側に設けた可撓性の吸入弁、および吐出室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３
７は吐出弁３８の過度な撓みを防止する弁押えで
あつて、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１
４ａに従つて揺動板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内で時差をもつ
て往復摺動し、その結果として吸入室３２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、シリンダヘツド３０設けた吸入ポート３
８と吐出ポート３９との間に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との隙間を通つてクランク
室１３に洩れる現象が起り、冷媒損失が起る。か
といつてクランク室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の内圧が高くなつてしま
う。高い圧力に耐えるクランク室１３はコスト高
の原因になつてしまうことはいうまでもない。

そこで第３図に示すように、クランク室１３と
吸入室３２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第４図をも参照
して、シリンダヘツド３０の吐出室３３には、上
下方向でのほぼ中間において直径方向にのびると
ともに、さらに吸入室３２および吐出室３３間の
隔壁４１の上部に沿つてのびた第１の受け段４２
と、隔壁４１の下部に沿つてのびた第２の受け段
４３と、第１および第２の受け段４２，４３にて
囲まれる領域を３分する如き２つの第３の受け段
４４とを設ける。第２および第３の受け段４３，
４４の吐出室３３内奥面からの高さは相等しく、
かつ第１の受け段４２の吐出室３３内奥面からの
高さよりも高いように設計する。さらに第１の受
け段４２の最下部には、吐出室３３内奥面から離
れる方向に少し突出した突堤４５を設ける。この
突堤４５の吐出室３３内奥面からの高さは第２お
よび第３の受け段４３，４４のそれよりも少し低
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く設計する。また第３の受け段４４にはビス穴４
６を設ける。なお第１、第２および第３の受け段
４２，４３，４４および突堤４５はいずれも、シ
リンダヘツド３０を作る際に一体に成形しうるこ
とはもちろんである。

こうして特られたシリンダヘツド３０の吐出室
３３には油分離装置４７を嵌め込み、かつその小
穴４８を第３の受け段４４のビス穴４６に位置合
わせしてビス（図示せず）にてその位置に固着す
る。油分離装置４７は、さらに第５図および第６
図にも示すように、上部周縁に後方への傾斜部４
９を有する前面板５０と後面板５１とを互いに間
隔をおいて筒部５２を介して結合せしめ、かつ前
面板５０の前面下部にその周縁よりも少し内側に
おいて前方に突出した突壁５３を設けたものであ
る。ただしこの油分離装置４７は幾つかの部品の
組合せによつても作ることがきるのはもちろんで
ある。

こうしてシリンダヘツド３０に組込まれた油分
離装置４７は、後面板５１の周辺部分が第１の受
け段４２に密着し、また前面板５０の下部が第２
および第３の受け段４３，４４に密着する。この
結果、後面板５１には筒部５２の内部空間６５よ
りも径方向で広がつた拡張空間部６６が形成され
る。さらに第８図にも示すように、前面板５０の
上部に設けた傾斜部４９の周縁と隔壁４１との間
には油通過用隙間５４が形成され、また前面板５
０の下部に設けた突壁５３と隔壁４１との間には
油案内溝５５が形成される。また突堤４５は前面
板５０の裏面に少しの隙間をもつて対向し、それ
によりこの下方に油収集室５６を形成させる。

さらにシリンダヘツド３０には、下部位置に油
溜り室５７を形成するとともに、この油溜り室５
７を油収集室５６に連通させる連通孔５８を設け
る。

一方、弁板アセンブリ２９には油溜り室５７に
対向する部分に細孔５９ａを貫通させ、またケー
シング１０にも細孔５９ａに連通した細孔５９ｂ
を貫通させ、さらにフロントハウジング１２にも
細孔５９ｂをシヤフトシール６０の内側のシール
室６１に連通させる細孔５９ｃを形成する。そし
てキヤピラリー等６２をこれらの細孔に通して細
孔５９ａ，５９ｂ，５９ｃやキヤピラリー等６２
にて油帰還路を構成させる。ここで全ての細孔５
９ａ，５９ｂ，５９ｃにわたつて一本のキヤピラ
リーを通してもよいし、また油溜り室５７におい
て油帰還路の手前に目づまり防止用の円筒状の金
網６３を備えるのは好ましいことである。シール
室６１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６４をも介してクランク室１３に連通する
ようになす。なお吐出室３３とクランク室１３と
の圧力差に基いて吐出冷媒が逃げることによる圧
縮機の性能低下を防止するためには前記した如
く、油帰還路に十分なキヤピラリー長さを確保す
ればよい。

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
つてかき上げられ、ロータ１４の回転方向と同一
の方向にクランク室１３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を通つて吸
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との隙間を通つて微
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、吐出弁を弁押え３７に接触するま
で押し曲げ、そして隔壁４１の内周壁面に衝突す
る。すると潤滑油の大部分は隔壁４１の内周壁面
に付着するが、冷媒ガスは方向をかえて油分離装
置４７の筒部５２内を通つて吐出ポート３９から
回路へ流出する。このとき吐出冷媒ガスは筒部５
２の狭い内部空間６５を通り抜けて広い拡張空間
部６６に流出することにより脈動が減衰されるの
で、吐出ポート３９に接続される吐出ホースおよ
びコンデンサ等の吐出ガス脈動に起因する振動は
防止され、したがつて運転時の騒音が大幅に減少
する。ところで隔壁４１の内周壁面の比較的上部
位置に付着した潤滑油は弁押え３７に沿つて外方
に向けて吐出される冷媒ガスによつて上部の油通
過用隙間５４を通つて油分離装置４７の前面板５
０と後面板５１との間に対向する位置に押し込め
られ、さらに突堤４５と前面板５０との間を通つ
て油収集室５６に集められる。

一方、隔壁４３の内周面の比較的下部位置に付
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着した潤滑油は、吐出される冷媒ガスによつて油
案内溝５６に押し込められかつ第８図に矢印で示
すように油案内溝５６に案内されつつ上昇させら
れ、油通過用隙間５４を通つて油収集室５６に導
かれる。こうして冷媒ガスから分離されて油収集
室５６に集められた潤滑油は連通孔５８を通つて
油溜り室５７に溜ることとなる。

油溜り室５７の潤滑油は、その油溜り室５７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、上述した油帰還路を通つてシー
ル室６１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６４と軸受１５の隙
間との両方を通つてクランク室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１
２の内壁面とロータ１４との間隔を通り、ロータ
１４の回転による遠心力によつて外方に飛散し、
そして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６４を通つてクラン
ク室１３に戻る潤滑油は、ロータ１４と揺動板１
９との隙間に流入し、ロータ１４の回転による遠
心力によつ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とロツド２８との
球関節継手部分を潤滑する一方、鋼球２１を支承
している部分にも流出してこの部分の潤滑も行
う。

また鋼球２１を支承してる部分の潤滑は、揺動
中心軸体２０とねじ体２４とにそれぞれ細孔２０
ｃ，２４ａを設けることによつても行われうる。
即ち吐出室３３に充満した潤滑油を含む高圧の冷
媒ガスが固定ボルト３９の周囲の隙間を通つてさ
らにねじ体２４の細孔２４ａ、揺動中心軸体２０
の穴２０ａおよび細孔２０ｃを通つて鋼球２１の
周囲に達し、かつ揺動中心軸体２０と鋼球２１と
の隙間からクランク室１３に洩れ、その際に鋼球
２１の支承部の潤滑を行う。

なお、クランク室１３から圧力バイパス路４０
を通つて吸入室３２に流出する潤滑油を吐出室３
３内で油分離装置４７により分離してクランク室
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４０のクランク室１３内
への開口をなるべくクランク室１３の内周壁面の
近くに選び、それにより多くの潤滑油が吸入室３
２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を供給す
ることが可能になり、良好なる潤滑作用が得られ
る。

第７図は他の実施例の要部を示しており、これ
においては前述した実施例の突堤４５に代えて、
油分離装置４７の後面板５１の下部に前面板５０
に向つて折曲つた突堤４５′を設けている。この
実施例によれば、シリンダヘツド３０に直接に突
堤４５を設ける必要がないため、シリンダヘツド
３０の製造が簡単になる。

なお上述では特定の実施例について説明した
が、本発明はこれに限られることなく、各種の変
更が可能なことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図
はシリンダヘツド単体の正面図、第３図は圧力バ
ランス路を示した要部断面端面図、第４図はシリ
ンダヘツド部分の分解斜視図、第５図は油分離装
置の正面図、第６図は第５図の―線に沿つた
断面図、第７図は他の実施例における要部のみの
断面図、第８図はシリンダヘツドに油分離装置を
組合わせた状態の要部のみの正面図である。 １０……ケーシング、１１……シリンダブロツ
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……
シリンダヘツド、３２……吸入室、３３……吐出
室、４０……圧力バランス路、４６……油分離装
置、５４……油通過用隙間、５５……油案内溝、
５６……油収集室、５７……油溜り室、６１……
シール室。 〓〓〓〓〓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダと該シリンダ内で往復摺動するピス
   トンとの隔間を通つてクランク室に洩れる冷媒を
   吸入経路に帰還させる圧力バランス路を備えた冷
   却用圧縮機において、シリンダヘツドの中央部の
   吐出室に配置された油分離装置を含み、該油分離
   装置は、上記吐出室の周壁面に対し上部にのみ油
   通過用隙間を残して上記吐出室を実質的に前後に
   二分した前面板と、該前面板の前面下部位置に上
   記吐出室の周壁面に対し間隔を残して突設され、
   上記吐出室の周壁面に沿つた前向きの油案内溝を
   形成する突壁と、該前面板の後方に間隔をおいて
   設けられかつ周辺部分を上記シリンダヘツドに密
   着させられた後面板と、該前面板および後面板間
   を結合するとともに該前面板の前方空間を上記シ
   リンダヘツドの吐出ポートに連通させた両端開口
   の筒部とを有しており、該後面板の後方には該筒
   部の内部空間よりも径方向で広がつた拡張空間部
   を形成しており、さらに上記前面板の後方空間
   に、上記前面板および後面板間を介して上記前面
   板の前方空間に連通した油収集室を設け、かつ該
   油収集室を上記ピストンに駆動力を伝達するため
   の主軸のシール室に連通させた油帰還路を設け、
   該主軸の回転の潤滑を上記分離装置にて分離され
   た潤滑油にて行うようにしたことを特徴とする潤
   滑装置。