CN104024638A - 压缩机 - Google Patents

Abstract

在压缩机的运转停止的情况下，抑制温度变化引起冷冻循环内的制冷剂移动而使压缩机内部的润滑油向压缩机外流出。压缩器具备：外壳、分隔形成于外壳的吸入区域(吸入用通路31)和排出区域(排出用通路33)、在外壳内能够旋转地被支撑的轴、基于轴的旋转运动将制冷剂从吸入区域吸入并将该制冷剂向排出区域排出的压缩机构，所述压缩器还具有连通吸入区域和排出区域的旁通通路(40)、能够从排出区域侧封闭旁通通路(40)的阀体(41)、对阀体(41)向排出区域侧(向开阀方向)施力的弹簧42。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及一种在车辆用空调装置等中使用的冷冻循环的压缩机，特别是涉及具备抑制压缩机停止时温度变化引起的冷冻循环内的制冷剂移动致使压缩机内部的润滑油向压缩机外流出的功能的压缩机。

背景技术

在汽车用空调装置中使用的冷冻循环以分隔发动机室侧和车室侧的分隔壁(ファイヤフォール)为界，在车室侧配置有蒸发器，在发动机室侧配置有冷凝器和压缩机等。在这样的冷冻循环中压缩机的运转停止的状态下，如果因白天的日照而车辆变热，如图6所示，配置在由于日照照而容易变热的车室侧的蒸发器A的温度也上升，而配置在发动机室内的冷凝器B和压缩机C的温度不如蒸发器A那样上升。另外，由于热容大的压缩机C不容易变热，因此在冷冻循环中成为温度最低的部位，从而使制冷剂在压缩机内部冷凝。因此，油(润滑油)和液化的制冷剂引起在压缩机内滞留超过油储存容量的液体。

与之相对，一到傍晚，日照对车辆的加热就消失，从而热容小的冷凝器的温度逐渐下降，蒸发器、压缩机及冷凝器各自的温度成为如下关系。

蒸发器温度＞压缩机温度＞冷凝器温度

因此，该温度差引起冷凝器的压力在冷冻循环中最低，从而产生来自蒸发器的压力使溶解有油的停留在压缩机内的制冷剂涌入冷凝器侧的现象。

如果温度变化导致的这种现象反复发生，则保持在压缩机内的油逐渐被运出压缩机外，从而导致残存于压缩机内的油枯竭。因此，如果长时间不使用空调装置的状态持续后起动空调装置，则有可能由于润滑不好而导致压缩机烧结。

为了解决这种不良现象，目前，如下述专利文献1所示，提出了如下结构：与冷冻循环中的压缩机的吸入口连结的低压配管和与排出口连结的高压配管之间由旁通管路连结，并且在该旁通管路中设置有止回阀，该止回阀在低压配管侧(蒸发器侧)的制冷剂压力比高压配管侧(冷凝器侧)的制冷剂压力高的情况下允许制冷剂的流通，在压缩机的运转停止时，在低压配管侧的制冷剂压力比高压配管侧的制冷剂压力高的情况下，利用该压力差使止回阀开放，使低压配管侧的制冷剂经由旁通管路流向高压配管侧，使制冷剂基本不流入压缩机内，防止油从压缩机流出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平7-218007号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，上述专利文献1公开的止回阀构成为在构成该止回阀的阀体的高压配管侧配置有压缩螺旋弹簧，利用该压缩螺旋弹簧的作用力将阀体向封闭方向施力，因此只要低压配管侧(蒸发器侧)的制冷剂压力相比于高压配管侧(冷凝器侧)的制冷剂压力不超过与压缩线圈弹簧的弹簧力相当的量，就不会使旁通通路开放。因此，无论低压配管侧(蒸发器侧)的制冷剂压力是否比高压配管侧(冷凝器侧)的制冷剂压力高，在没有达到克服压缩线圈弹簧的弹簧力而推开阀体的压力的情况下，都会由于该压力差导致压缩机内的液体制冷剂与油一同涌向高压配管侧(冷凝器侧)，从而依然存在导致压缩机内的油枯竭的可能性。

本发明鉴于上述状况而提出，主要课题在于提供一种在压缩机的运转停止的情况下，能够有效地抑制温度变化引起冷冻循环内的制冷剂移动致使压缩机内部的润滑油向压缩机外流出的压缩机。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述课题，本发明的压缩机具备：外壳、分隔形成于所述外壳的吸入区域和排出区域、在所述外壳内能够旋转地被支撑的轴、基于所述轴的旋转运动将制冷剂从所述吸入区域吸入并将该制冷剂向所述排出区域排出的压缩机构。所述压缩机具有：旁通通路，连通所述吸入区域和所述排出区域；阀体，能够从所述排出区域侧封闭所述旁通通路；弹簧，对所述阀体向所述排出区域侧(向开阀方向)施力。

因此，根据上述构成，在压缩机停止时，在外壳中隔出而形成的排出区域(高压配管侧)的制冷剂压力与吸入区域(低压配管侧)的制冷剂压力平衡时，旁通通路总是打开，因此即使由于温度变化导致吸入区域侧(低压配管侧)的制冷剂压力比排出区域侧(高压配管侧)的制冷剂压力稍高，吸入区域侧(低压配管侧)的制冷剂压力也能够经由旁通通路迅速地释放到排出区域侧(高压配管侧)，从而残留在压缩机内的残留油不会与液制冷剂一同被携带到高压配管侧。

在此，优选在旁通通路中直接或经由保持件地形成有：阀口，其形成为内径比所述阀体的外径小；阀收容孔，与该阀口相比，设置在靠近所述排出区域侧，形成为内径比所述阀体的外径大，所述阀体在所述阀收容孔内以沿所述阀收容孔的轴向能够移动的方式被收容。

根据该构成，在压缩机开始运转时，收容在阀收容孔内的阀体迅速在阀收容孔内移动并且旁通通路被阀体封闭。该状态一直持续到压缩机再次停止，排出区域和吸入区域的压力差减小至利用弹簧的弹簧力使阀体向排出区域侧(向开阀方向)能够移动的程度。

在压缩机开始运转时，如图7所示，假设阀体A位于排出区域开放的空间，从排出区域经由旁通通路B流入吸入区域的制冷剂气体不通过阀体A的侧方，而从阀体A与旁通通路B的开口端周缘之间穿过，从而直接流入吸入区域，导致阀体A不封闭旁通通路B，从排出区域向吸入区域吹入制冷剂气体的不良情况发生。然而，如果采用上述构成，要从排出区域侧流入吸入区域侧的制冷剂通过保持在阀收容孔内的阀体的侧面，之后通过阀口流出到吸入区域，因此制冷剂的流动与弹簧力相反地以将阀体推向阀口侧的方式施力，从而在该力的作用下，阀口迅速封闭。而且，一旦阀体堵塞阀口，就会在阀体的前后作用有排出压力和吸入压力，利用该压力差克服弹簧的弹簧力而维持封闭状态。

另外，为了更有效地实现该作用，优选使所述阀体的外周面与所述阀收容孔的内周面之间的通路面积比所述阀口的面积小。由此，旁通通路中的从排出区域到吸入区域的压力降低不是发生在通过阀口的前后，而是优先地发生在通过阀体的前后，从而能够在阀体的上流和下流可靠地产生压力差，使阀体迅速地移动。

另外，在所述外壳由沿轴的轴向一分为二的壳体部件构成，且所述排出区域和所述吸入区域分别分隔形成于各壳体部件，并且与所述排出区域连通的排出端口和与所述吸入区域连通的吸入端口形成在一个壳体部件上的压缩机中，为了使随着所述温度变化而移动的制冷剂尽量不通过压缩机的内部而流向高压配管侧，从而尽力阻止压缩机内部的油的流出，优选所述旁通通路设置在设置有排出端口和吸入端口的所述一个壳体部件上。

需要说明的是，上述构成可以通过以下结构实现，即所述阀体由钢球实现，收容在所述阀口中的所述弹簧由压缩弹簧构成，在从所述阀口向阀收容孔过渡的部分具备供所述阀体落座的阀座面。

发明效果

如上所述，根据本发明，设置旁通通络连通在压缩机的外壳中隔出而形成的吸入区域和排出区域，在该旁通通路中设置能够从排出区域侧封闭的阀体和将阀体向排出区域侧(向开阀方向)施力的弹簧，因此即使吸入区域即低压配管侧(蒸发器侧)的制冷剂压力比排出区域即高压配管侧(冷凝器侧)的制冷剂压力稍高，吸入区域侧(低压配管侧)的制冷剂压力也能够经由旁通通路而迅速释放到排出区域侧(高压配管侧)，从而不会导致在压缩机内停留的油与液制冷剂一同被携带到压缩机外。

另外，在旁通通路中直接或经由保持件地形成有：阀口，其形成为内径比阀体的外径小；阀收容孔，与该阀口相比靠近排出区域侧，形成为内径比阀体的外径大；弹簧保持在阀口内，阀体以在阀收容孔内沿阀收容孔的轴向能够移动的方式被收容，从而在压缩机刚运转之后，在旁通通路中经由阀体的侧方流动的制冷剂使阀体克服弹簧的弹簧力而移动，从而能够使阀口迅速封闭，并且稳定地维持该状态。

此时，通过使阀体的外周面与阀收容孔的内周面之间的通路面积比阀口的面积小，能够在压缩机刚开始运转之后，利用通过旁通通路而流动的制冷剂使阀体敏感地作出反应，从而能够迅速且可靠地使阀口封闭。

另外，在外壳由沿轴的轴向一分为二的壳体部件构成，所述排出区域和所述吸入区域被隔出而形成在各壳体部件中，与所述排出区域连通的排出端口和与所述吸入区域连通的吸入端口形成在一个壳体部件上的压缩器中，通过将旁通通路设置在设置有排出端口和吸入端口的一个壳体部件上，即使旁通通路设置在压缩机内，也能够尽量使制冷剂不通过压缩机内部，而仅通过端口附近，从而可靠地防止油被携带出。

附图说明

图1(a)是表示本发明的设置有旁通通路的压缩器的例子的剖面图，图1(b)是从轴向内侧看到的后壳体部件的视图。

图2是说明本发明的压缩机中制冷剂流向的示意图，图2(a)是其侧面剖视图，图2(b)是图2(a)的B－B线剖开的剖面图。

图3是后壳体部件的剖面图，是图1(b)的A－A线剖开(以能够看见旁通通路的方式剖开)的视图。

图4是表示在旁通通路中设置有阀体和弹簧的部分的放大剖面图，图4(a)是表示阀体从阀座面离开的状态的视图，图4(b)是表示阀体落座在阀座面上的状态的视图。

图5是表示在旁通通路中设置有阀体与弹簧部分的放大剖面图，是说明在旁通通路中流动的制冷剂流向与阀体动作的视图。

图6是表示搭载在车辆上的冷冻循环的蒸发器、冷凝器、压缩机的温度变化曲线及说明在压缩机停止的情况下制冷剂与油流向的模式图的视图。

图7是说明阀***于排出领域中开放的空间的情况下的制冷剂流向与阀体动作的视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

在图1和图2中，压缩机1是以制冷剂为工作流体的应用在冷冻循环中的往复运动型压缩机，该压缩机1构成为具有：前侧缸体2、装配于该前侧缸体2的后侧缸体4、经由阀片5装配在前侧缸体2的前侧(图中为左侧)上的前侧壳体部件6、经由阀体7装配在后侧缸体4的后侧(图中为右侧)的后侧壳体部件8。前侧壳体部件6和后侧壳体部件8的开口端侧延伸并且在轴向上彼此嵌合，以便前侧壳体部件6和后侧壳体部件8分别覆盖接近的缸体2,4。这些前侧壳体部件6、阀片5、前侧缸体2、后侧缸体4、阀片7及后侧壳体部件8经由连接螺栓9在轴向上被紧固，所述前侧壳体部件6和后侧壳体部件8构成在轴向上被一分为二的压缩机的外壳。

在前侧缸体2和后侧缸体4的内部，通过装配各个缸体2,4而分隔形成有斜盘收容室10，在该斜盘收容室10内，轴12经由向心轴承19旋转自如地支撑于形成在前侧缸体2和后侧缸体4的轴支撑孔11。该轴12的一端从前侧壳体部件6突出，在从该前侧壳体部件6突出的部分上利用螺栓13固定有沿轴向安装的中继部件14。另外，在前侧壳体部件6上以覆盖轴的方式一体地形成有向前侧延伸的凸台部6a，在该凸台部6a上经由轴承15旋转自如地外嵌有皮带轮16，该皮带轮16经由皮带与未图示的驱动源连结。该皮带轮16经由所述中继部件14向轴12传递转动动力。

各缸体2,4形成有多个缸孔17，多个缸孔17相对于轴支撑孔11平行，并且在以轴12为中心的圆周上等间隔地配置。在各缸孔17内***有能够往复滑动的两头活塞18，该两头活塞18在两端具有头部，并且在该两头活塞18与阀片5,7之间隔出有压缩室25。

在轴12上固定有斜盘20，该斜盘20收容在斜盘收容室10内，并与该轴12一同旋转。该斜盘20经由推力轴承21旋转自如地支撑于前侧缸体2和后侧缸体4，该斜盘20的周缘部分的前后被半球状的一对蹄部件22夹持，所述一对蹄部件22卡合在形成于两端活塞18的中央部的卡合凹部23内。因此，当轴12旋转而斜盘20摆动旋转时，该摆动旋转运动经由蹄部件22转换为两端活塞18的往复运动，从而使压缩室25的容积发生变化。

在各阀片5,7上，与各缸孔17对应地形成有吸入孔26和排出孔27，该吸入孔26由设置于缸体侧端面的未图示的吸入阀开闭，排出孔27由设置于壳体部件侧端面的未图示的排出阀开闭。另外，在前侧壳体部件6与后侧壳体部件8上分别隔出有吸入室28和排出室29，该吸入室28用于收容向压缩室25供给的制冷剂，排出室29用于收容从压缩室25排出的制冷剂。

形成于各壳体部件6,8的吸入室28经由低压通路30与斜盘收容室10连接，该斜盘收容室10经由与该斜盘收容室10连接的吸入用通路31与吸入端口32连通，该吸入端口32与形成于后侧壳体部件8的外部循环连接。

另外，形成于各壳体部件6,8的排出室29经由排出用通路33与设置于后侧壳体部件8的排出端口34连通，经由该排出端口34与外部循环连接。

因此，在随着两头活塞18的往复运动而压缩室25的容积增大的吸入行程中，从吸入端口32经由吸入用通路31、斜盘收容室10、低压通路30导入吸入室28的制冷剂经由吸入孔26被吸入压缩室25；在压缩室25的容积减少的压缩形成中，在压缩室25被压缩的制冷剂经由排出孔27排出到排出室29，并从该排出室29经由排出用通路33导向设置于后侧壳体部件8的排出端口34，从该排出端口34被压送到外部循环。

另外，图3中也有图示，在后侧壳体部件8上设置有旁通通路40，该旁通通路40连通成为吸入区域的吸入用通路31的吸入端口32的附近与成为排出区域的排出用通路33的排出端口34的附近。该旁通通路40是通过使从后侧壳体部件8的排出用通路33的内表面和吸入用通路31的内表面彼此穿设的通路形成用孔40a，40b各自的前端部连通而构成的，在从排出用通路33穿设的通路形成用孔40a中收容有阀体41和弹簧42。

具体而言，如图4所示，在旁通通路40的从排出用通路33穿设的通路形成用孔40a中，阀口43和阀收容孔44沿着旁通通路40的通路形成用孔40a的轴向直接形成，其中阀口43形成为内径比阀体41的外径小，阀收容孔44在比该阀口43靠近排出区域侧(排出用通路33侧)形成为内径比阀体41的外径大，并且在从阀收容孔44向阀口43过渡的部分，供阀体41落座的阀座面45以内径逐渐变小的方式形成为锥形状。

在本例中，阀体41由钢球构成，弹簧42由压缩螺旋弹簧构成，弹簧42收容保持在阀口43内，阀体41收容保持在阀收容孔44内而总是被弹簧42向排出区域侧(排出用通路33侧)施力。另外，在阀收容孔44的向排出用通路33开口的开口端附近形成有止动部件安装孔46，该止动部件安装孔46向阀收容孔44的内周面开口，并向与阀收容孔44的轴向不同的方向延伸。压入该止动部件安装孔46的止动部件47以经过阀收容孔44的方式突出地设而被固定。因此，阀体41在阀收容孔44内以沿着该阀收容孔44的轴向能够移动且移动范围被制动部件47限制的状态被保持。

另外，阀体41的外周面与阀收容孔44的内周面之间的通路面积(在相对于阀收容孔44的轴线垂直的面上从阀收容孔44的截面积减去阀体41的截面积的值)设定为比阀口43的截面积小。

根据以上所述的构成，在压缩机1的运转停止的状态下，在压缩机的高压配管侧的制冷剂压力与低压配管侧的制冷剂压力大致相等而均衡的状态下，排出区域与吸入区域之间形成的旁通通路40的阀体41的前后几乎没有压力差，阀体41利用弹簧42的弹簧力被推向排出区域侧，从而处于从阀座面45离开的状态(图4(a)的状态)。

在该状态下，在受到日照的影响而导致冷冻循环设备的温度升高，之后日照对车辆的加热消失，蒸发器、压缩机及冷凝器各自的温度之间具有蒸发器温度＞压缩机温度＞冷凝器温度的关系时，来自蒸发器的压力使制冷剂从低压配管侧经由压缩机1向高压配管侧流动，但是由于旁通通路40的阀体41处于从阀座面45离开的状态，因此吸入区域的吸入端口32的附近与排出区域的排出端口34的附近经由旁通通路40处于连通的状态，从而低压配管侧的制冷剂经由该旁通通路40不会通过压缩机的内部而迅速地流向高压配管侧。因此，从低压配管侧流出的制冷剂不会带出压缩器内部的油，从而能够防止压缩器内部的油的枯竭。

对此，在压缩机刚开始运转不久，被活塞压缩而排出到排出区域的制冷剂向压缩机外排出，并且一部分通过旁通通路流向吸入区域。此时，如图5所示，从排出区域侧流入吸入区域侧的制冷剂通过收容在阀收容孔44内的阀体41的侧面，之后通过阀口43流出到吸入区域，但是由于阀体41与阀收容孔44之间的通路面积设定为比阀口43的截面积小，因此，在此压力急剧下降，在阀体41的上游与下游可靠地产生压力差。因此，制冷剂克服弹簧42的弹簧力将阀体41推向阀口43侧，阀体41在该力的作用下迅速地落座于阀座面45，封闭阀口43。一旦阀体41堵塞阀口43，就会在阀体41的前后作用有排出压力和吸入压力，该压力差克服弹簧42的弹簧力而稳定地维持封闭状态。

该状态一直维持到压缩机1再次停止而排出区域侧和吸入区域侧的压力差变得足够小，从而在弹簧42的弹簧力的作用下，阀体41向排出区域侧(向开阀方向)移动。

特别是在上述结构中，因为阀体41的外周面与阀收容孔44的内周面之间的通路面积设定为比阀口43的面积小，所以在压缩机1刚开始运转不久，在旁通通路40中经由阀体41的侧方流动的制冷剂在阀体41的前后可靠地产生压力差，使阀体迅速地移动，从而能够可靠地封闭阀口43。

需要说明的是，在上述结构中表示了在旁通通路40的中途对通路的内壁进行加工而一体地形成有阀口43、阀收容孔44、阀座面45的结构例，但是也可以在形成有这些阀口43、阀收容孔44、阀座面45的保持件中收容弹簧42和阀体41而形成盒状，并将其设置在旁通通路40的中途。

另外，在上述例子中，作为压缩器，表示了利用两头活塞的往复运动式压缩器的例子，但是压缩器不限于此，其他的活塞式压缩器或其他形式的压缩器都能够采用同样的结构。

符号说明

1   压缩机

6   前侧壳体部件

8   后侧壳体部件

12  轴

31  吸入用通路

32  吸入端口

33  排出用通路

34  排出端口

40  旁通通路

41  阀体

42  弹簧

43  阀口

44  阀收容孔

45  阀座面

Claims (5)

1.一种压缩机，其特征在于，具备：外壳、分隔形成于所述外壳的吸入区域和排出区域、在所述外壳内能够旋转地被支撑的轴、基于所述轴的旋转运动从所述吸入区域吸入制冷剂并将该制冷剂向所述排出区域排出的压缩机构；

所述压缩机具有：

旁通通路，连通所述吸入区域和所述排出区域；

阀体，能够从所述排出区域侧封闭所述旁通通路；

弹簧，对所述阀体向所述排出区域侧施力。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，在所述旁通通路中形成有阀口和阀收容孔，所述阀口形成为内径比所述阀体的外径小，所述阀收容孔与该阀口相比设置在所述排出区域侧且形成为内径比所述阀体的外径大；

所述阀体在所述阀收容孔内被收容为沿所述阀收容孔的轴向能够移动。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述阀体的外周面与所述阀收容孔的内周面之间的通路面积比所述阀口的面积小。

4.如权利要求1至3中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述外壳由沿轴的轴向一分为二的壳体部件构成，所述排出区域和所述吸入区域分别分隔形成于各壳体部件，与所述排出区域连通的排出端口和与所述吸入区域连通的吸入端口形成于一个壳体部件，所述旁通通路设置于设置有所述排出端口和所述吸入端口的所述一个壳体部件。

5.如权利要求1至4中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述阀体为钢球，在从所述阀口向所述阀收容孔过渡的部分上形成有供所述阀体落座的阀座面。