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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter und betrifft im
Besonderen einen Verdichter, bei dem bewegliche Komponenten mit
einem Schmieröl,
welches in einem Kältemittel
enthalten ist, geschmiert werden.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
Verdichter mit veränderlicher
Leistung (im Folgenden einfach als Verdichter bezeichnet) zur Verwendung
in einer Fahrzeug-Klimaanlage ist bekannt; ein typischer Verdichter
mit veränderlicher Leistung
ist beispielhaft in 7 gezeigt. Hierbei weist ein
Gehäuse 101 eine
darin gebildete Kurbelkammer 102 auf, und eine Antriebswelle 103 ist
drehbar darin angeordnet. Eine Lippendichtung 104 ist zwischen
Antriebswelle 103 und Gehäuse 101 geschaltet,
um einen dazwischenliegenden Spalt abzudichten.
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Die
Antriebswelle 103 ist mit einem Fahrzeugmotor Eg als externe
Antriebsquelle über
eine elektromagnetische Reibungskupplung 105 als Kraftübertragungsmechanismus
operativ gekoppelt. Die Reibungskupplung 105 umfasst einen
Rotor 106, der mit dem Fahrzeugmotor Eg operativ gekoppelt
ist, einen Anker 107, der an der Antriebswelle 103 befestigt
ist, so dass er sich gemeinsam mit der Antriebswelle 103 dreht,
und eine Spule 108. Bei Erregung zieht die Spule 108 den
Anker 107 zu dem Rotor 106 hin, um die zwei Komponen ten
miteinander zu verbinden, wodurch eine Kraftübertragung zwischen dem Fahrzeugmotor
Eg und der Antriebswelle 103 stattfinden kann (die Reibungskupplung 105 ist
eingeschaltet). Wenn die Spule 108 in diesem Zustand entmagnetisiert
wird, bewegt sich der Anker 107 von dem Rotor 106 weg,
wodurch eine Kraftübertragung zwischen
dem Fahrzeugmotor Eg und der Antriebswelle 103 unterbrochen
wird (die Reibungskupplung ist ausgeschaltet).
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Ein
Rotationsstützglied 109 ist
an der Antriebswelle 103 in der Kurbelkammer 102 befestigt, und
eine Taumelscheibe 110 ist mit der Rotationsstützeinheit 109 über einen
Gelenkmechanismus 111 gekoppelt. Die Taumelscheibe 110 kann
zusammen mit der Antriebswelle 103 rotieren, und ihr Neigungswinkel
kann relativ zu der Achse L der Antriebswelle 103 variiert
werden, weil sie mit der Rotationsstützeinheit 109 über den
Gelenkmechanismus 111 gekoppelt ist. Ein Mindestneigungswinkeleinstellbereich 112 ist
an der Antriebswelle 103 bereitgestellt und stellt den Mindestneigungswinkel
der Taumelscheibe 110 durch In-Anlage-Kommen mit derselben
ein.
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Die
Zylinderbohrung 113, eine Saugkammer 114 und eine
Ausstoßkammer 115 sind
in dem Gehäuse 101 gebildet.
Ein Kolben 116 ist hin- und herbeweglich in der Zylinderbohrung 113 aufgenommen und
mit der Taumelscheibe 110 gekoppelt.
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Die
Rotationsbewegung der Antriebswelle 103 wird über die
Rotationsstützeinheit 109,
den Gelenkmechanismus 111 und die Taumelscheibe 110 in eine
Hin- und Herbewegung des Kolbens 116 umgewandelt, wodurch
ein Verdichtungszyklus wiederholt wird, der gebildet ist aus einem
Ansaugschritt, wobei das Kältemittelgas über eine
Saugöffnung 117a und ein
Saugventil 117b einer in dem Gehäuse 102 bereitgestellten
ventil-/öffnungsbildenden
Einheit 117 von der Saugkammer 114 in die Zylinderbohrung 113 gesaugt
wird, einem Verdichtungsschritt, bei dem das angesaugte Kältemittelgas
verdichtet wird, und einem Ausstoßschritt, bei dem das verdichtete
Kältemittelgas über eine
Ausstoßöffnung 117c und
ein Ausstoßventil 117d der
ventil-/öffnungsbildenden Einheit 117 in
die Ausstoßkammer 115 ausgestoßen wird.
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Die
Saugkammer 114 und die Ausstoßkammer 115 sind über einen
nicht gezeigten externen Kältemittelkreislauf
miteinander verbunden. Aus der Aus stoßkammer 115 ausgestoßenes Kältemittel
wird in den externen Kältemittelkreislauf
eingeführt.
In diesem externen Kältemittelkreislauf
wird ein Wärmeaustausch
unter Verwendung des Kältemittels
durchgeführt.
Aus dem externen Kältemittelkreislauf
ausgestoßenes
Kältemittel
wird in die Saugkammer 114 eingeführt und dann in die Zylinderbohrung 113 gesaugt,
um erneut verdichtet zu werden.
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Ein
Gasabzweigkanal 119 steht mit der Kurbelkammer 102 und
der Saugkammer 114 in Verbindung. Ein Gaszuführkanal 120 steht
mit der Ausstoßkammer 115 und
der Kurbelkammer 102 in Verbindung. Ein Steuerventil 121 ist
in dem Gaszuführkanal 120 angeordnet,
um den Öffnungsgrad
des Gaszuführkanals 120 einzustellen.
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Das
Steuerventil 121 ist so ausgebildet, dass es von einem
elektrischen Strom getrieben wird, der von einer nicht gezeigten
Antriebsschaltung auf Basis eines Signals von einem nicht gezeigten
Steuercomputer ausgegeben wird, um so den Öffnungsgrad des Gaszuführkanals 120 einzustellen.
In dem Zustand, in dem es von der Antriebsschaltung nicht aktiviert
ist, wirkt das Steuerventil 121 so, dass es den Gaszuführkanal 120 öffnet, während das
Steuerventil 121 in dem Zustand, in dem es aktiviert ist,
so wirkt, dass es den Öffnungsgrad
des Gaszuführkanals 120 einstellt.
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Die
Balance zwischen der Menge an Hochdruckgas, die in die Kurbelkammer 102 über den Gaszuführkanal 120 eingeführt wird,
und die Menge an Gas, die aus der Kurbelkammer 102 über den Gasabzweigkanal 119 abfließt, wird
durch Einstellen des Öffnungsgrades
des Steuerventils 121 gesteuert, um dadurch einen Kurbelkammerdruck
Pc zu bestimmen. Eine Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc
und dem Innendruck der Zylinderbohrung 113 auf der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens wird als Antwort auf eine Variation des Kurbelkammerdrucks
Pc variiert, und als eine Folge einer Variation des Neigungswinkels
der Taumelscheibe 110 wird der Hub oder die Ausstoßleistung
des Kolbens eingestellt.
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Wenn
beispielsweise die Reibungskupplung 105 als Antwort auf
das Ausschalten eines nicht gezeigten Klimaanlagenschalters aus
dem Zustand, in dem der Verdichter bei seiner maximalen Ausstoßleistung
läuft,
abgeschaltet wird oder der Fahrzeugmotor Eg angehalten wird, wodurch
der Betrieb des Verdichters ebenfalls angehalten wird, wird auch
die Aktivierung des Steuerventils 121 angehalten (der Eingangsstromwert
beträgt
Null), woraus folgt, dass der Gaszuführkanal 120 auf plötzliche
Weise voll geöffnet
wird. Dementsprechend wird das Zuführvolumen an Hochdruckkältemittelgas
von der Ausstoßkammer 115 zu
der Kurbelkammer 102 plötzlich
erhöht,
und weil der Gasabzweigkanal 119 das plötzlich erhöhte Volumen an Kältemittelgas
nicht ableiten kann, kommt es zu einem übermäßigen Anstieg des Drucks im
Inneren der Kurbelkammer 102. Ferner wird der Druck im
Inneren der Zylinderbohrung 113 erniedrigt, weil der Druck
zur Vergleichmäßigung auf einen
niedrigeren Druck in der Saugkammer 114 infolge des Anhaltens
des Betriebs des Verdichters neigt. Eine Folge davon ist, dass die
Druckdiffererenz zwischen der Zylinderbohrung 113 und der
Kurbelkammer 102 übermäßig erhöht wird.
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Aus
diesem Grund wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 110 auf
den minimalen Neigungswinkel gesetzt (durch die strichpunktierte
Linie in 7 dargestellt) und wird mit
einer übermäßig großen Kraft
gegen den Mindestneigungswinkeleinstellbereich 112 gepresst
und zieht die Rotationsstützeinheit 109 über den
Gelenkmechanismus 111 rückwärts (nach
rechts, bezogen auf die Figur). Als eine Folge davon wird die Antriebswelle 103 einer
starken Bewegungskraft, die rückwärts entlang
ihrer Achse L wirkt, unterworfen und zu einer Gleitbewegung entgegen
der Vorspannkraft einer Antriebswellenvorspannfeder 118 gezwungen.
Dies kann Anlass zum Auftreten der folgenden Probleme geben.
- (a) Wenn die Antriebswelle 103 die
Gleitbewegung in Richtung der Achse L vollzieht, besteht die Möglichkeit,
dass die Gleitposition der Lippendichtung 104 von einer
vorbestimmten Position, Kontaktlinie genannt, abweicht. Es gibt
zahlreiche Fälle,
in denen Fremdmaterial, wie Schmutz, an den von der Kontaktlinie
abweichenden Bereichen an der Außenumfangsfläche der
Antriebswelle 103 anhaftet. Der Schmutz frisst sich in
die Lippendichtung 104 und die Antriebswelle 103, wodurch
das Wellendichtungsleistungsverhalten gemindert wird, was zum Auftreten
von Störungen,
wie Gasleckage, führt.
- (b) Beim Abschalten der Reibungskupplung oder, anders ausgedrückt, wenn
die Kraftübertragung zwischen
dem Fahrzeugmotor Eg und der Antriebswelle 103 unterbrochen
wird, und Rückwärtsgleiten
der Antriebswelle 103 in Richtung der Achse L bewegt sich
der an der Antriebswelle 103 fixierte Anker 107 zu
dem Rotor 106 hin. Ein Zwischenraum zwischen dem Rotor 106 und
dem Anker 107 ist sehr klein (z.B. 0,5 mm) in dem Zustand,
in dem die Reibungskupplung 105 abgeschaltet ist. Dementsprechend
wird durch das Rückwärtsgleiten
der Antriebswelle 103 in Richtung entlang ihrer Achse L
der zwischen Rotor 106 und Anker 107 gesetzte
Zwischenraum leicht beseitigt, wodurch der Anker 107 leicht
in Gleitkontakt mit dem rotierenden Rotor 106 gebracht werden
kann, was zu abnormen Geräuschen
und Schwingungen führt.
Zudem kann dadurch in gewissem Umfang eine Kraftübertragung stattfinden.
- (c) Beim Rückwärtsgleiten
der Antriebswelle 103 in Richtung entlang ihrer Achse L
gleitet der über die
Taumelscheibe 110 mit dieser Antriebswelle 103 gekoppelte
Kolben 116 rückwärts in der
Zylinderbohrung 113 und sein oberer Totpunkt kann zu der
ventil-/öffnungsbildenden
Einheit 117 hin abweichen. Ferner dreht sich die Antriebswelle 103 aus
Trägheitsgründen für eine gewisse
Zeitspanne unmittelbar nach Abschalten der Reibungskupplung 105 oder
Anhalten des Fahrzeugmotors Eg noch weiter. Dies bewirkt, dass,
während
die Antriebswelle 103 unter der Trägheitskraft rotiert, der Kolben 116 gegen
die ventil-/öffnungsbildenden
Einheit 117 trifft, wenn er zu seinem oberen Totpunkt wechselt,
und dieses Auftreffen verursacht Schwingungen und Geräusche.
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Es
sei angemerkt, dass es zur Verhinderung der Gleitbewegung der Antriebswelle 103 als
Gegenmaßnahme
möglich
ist, die Vorspannkraft der Antriebswellenvorspannfeder 118 zu
erhöhen;
jedoch verursacht dies seinerseits neue Probleme dahingehend, dass
die Dauerhaftigkeit eines Drucklagers zum Tragen einer großen Last
verschlechtert und der Kraftverlust erhöht wird.
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Bei
dem obengenannten Verdichter müssen zum
Erhalt glatter Bewegungen der in ihm enthaltenen beweglichen Komponenten
diese beweglichen Komponenten geschmiert werden. Um dies zu bewerkstelligen,
ist dem Kältemittel
ein Schmierölnebel beigemischt,
so dass ein Schmierölnebel
zusammen mit dem Kältemittel
zirkuliert, wenn das Kältemittel zwischen
dem Verdichter und dem externen Kältemittelkreislauf zirkuliert.
Bei dem Verdichter sind die beweglichen Komponenten so gestaltet,
dass sie dem Kältemittel
ausgesetzt sind, und dementsprechend sind die beweglichen Komponenten
auch dem Schmierölnebel
ausgesetzt, wodurch die Schmierung der beweglichen Komponenten ermöglicht wird.
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Jedoch
wird durch den Schmierölnebel,
der in Verbindung mit der Zirkulation des Kältemittels in den externen
Kältemittelkreislauf
eingeführt
wird, die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs,
der in dem externen Kältemittelkreislauf
durchgeführt
werden soll, gemindert. Des weiteren bedeutet dies auch, dass das
Schmieröl
aus dem Inneren des Verdichters zur Außenseite desselben ausgestoßen und
somit das Volumen an Schmieröl
im Inneren des Verdichters vermindert wird, was die Wirksamkeit
der Schmierung im Inneren des Verdichters verschlechtert.
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Die
jeweiligen, in Verbindung mit dem Druckanstieg in der Kurbelkammer 102 verursachten Probleme
können
durch den in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung
(Kokai) Nr. 11-315785 offenbarten Aufbau gelöst werden. Bei diesem Aufbau
ist ein Rückschlagventil
zum Einstellen der Kältemittelfließrichtung
zwischen der Ausstoßkammer
und dem externen Kältemittelkreislauf bereitgestellt,
wodurch ein Rückfluss
von dem externen Kältemittelkreislauf
zu der Ausstoßkammer
unterbunden wird. Das Unterbinden des Kältemittelrückflusses beseitigt das Risiko,
dass auf der Seite des externen Kältemittelkreislaufs vorhandenes Hochdruckkältemittel
in die Kurbelkammer 102 eingeführt wird über einen Gaszuführkanal 120,
der sich in dem bereits beschriebenen Zustand befindet, in dem der
Gaszuführkanal 120 voll
geöffnet
ist. Dies wiederum beseitigt das Risiko, dass der Innendruck in
der Kurbelkammer 102 übermäßig ansteigt.
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Ferner
kann das Problem, welches durch den Ausstoß von Schmieröl in den
externen Kältemittelkreislauf
verursacht wird, durch einen Aufbau gelöst werden, der z.B. in der
Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr.
10-281060 offenbart ist. Bei diesem Aufbau ist ein Ölabscheider in
einer Ausstoßkammer
bereitgestellt, um mit dem Kältemittel
vermischtes zerstäubtes
Schmieröl
von dem Kältemittel
abzutrennen, um zu verhindern, dass das Schmieröl in einen externen Kältemittelkreislauf
ausgestoßen
wird.
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Die
erstgenannte Offenbarung behandelt jedoch nur die Verhinderung des
Kältemittelrückflusses und
berücksichtigt
nicht das Problem des Schmierölausstoßes in den
externen Kältemittelkreislauf.
Weiter wird – im
Gegensatz zu der erstgenannten Offenbarung – in der letztgenannten Offenbarung
nur das Problem des Schmierölausstoßes in den
externen Kältemittelkreislauf
behandelt, während
das Problem des Druckanstiegs in der Kurbelkammer keine Berücksichtigung
findet.
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Aus
der
EP 0 940 581 A2 ist
ein Verdichter bekannt, welcher eine Dämpfungskammer und ein Rückschlagventil
aufweist. In der Dämpfungskammer,
die mit dem Auslass des Rückschlagventils über einen
Ausgangskanal in Verbindung steht, wird Öl aus dem Kältemittel abgetrennt. Das von
dem Kältemittel
abgetrennte Öl
kann über
einen Drosselkanal in Zylinderbohrungen eingeführt werden.
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Die
DE 197 09 935 A1 offenbart
einen Verdichter mit einem Ölabscheider
und einem Rückschlagventil,
angeordnet zwischen der Ausstoßkammer
und einem Ausstoßaustritt
des Verdichters. Der Ölabscheider
umfasst zwei Teile, die miteinander verbunden sind. Ein erster Teil
bildet einen Bereich des vorderen Gehäuses, und der zweite Teil bildet
einen Bereich des Zylinderblocks. Beide Teile umfassen eine Außenumfangswand,
und der zweite Teil umfasst ferner einen Innenumfangswand. Das Rückschlagventil
ist an der Innenumfangswand montiert. Die Ölabscheidung findet zwischen
der Innen- und der Außenumfangswand
des zweiten Teils des Ölabscheiders
statt, und das abgeschiedene Öl
kann in den ersten Teil fließen,
der über
einen Ölkanal
mit der Kurbelkammer des Verdichters verbunden ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines
Verdichters, welcher nicht nur den Rückfluss von Kältemittel
von einem externen Kältemittelkreislauf
zu einer Ausstoßkammer verhindern
kann, sondern auch den Ausstoß von Schmieröl in den
externen Kältemittelkreislauf,
wodurch ein Einbauraumbedarf der relevanten Komponenten vermindert
und die Fertigungseigenschaften verbessert werden können.
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Zur
Lösung
der im Vorstehenden beschriebenen Probleme stellt die vorliegende
Erfindung einen Verdichter bereit, welcher umfasst: ein Gehäuse mit
einer Kompressionskammer, einer Ausstoßkammer und einer Saugkammer,
wobei ein Kältemittel von
der Saugkammer in die Kompressionskammer gesaugt und von der Kompressionskammer
in die Ausstoßkammer
ausgestoßen
wird; ein bewegliches Glied zum Komprimieren des Kältemittels
in der Kompressionskammer; einen Ausstoßkanal, der die Ausstoßkammer
mit einem externen Kältemittelkreislauf
verbindet; und einen Saugkanal, der die Saugkammer mit dem externen
Kältemittelkreislauf
verbindet; wobei ein Rückschlagventil,
welches einen Rückfluss
des Kältemittels
von dem externen Kältemittelkreislauf
zu der Ausstoßkammer
verhindert, ein Ölabscheider,
der einen in dem Kältemittel
enthaltenen Schmierölnebel
aus dem Kältemittel
abscheidet, und ein Ölkanal,
der das abgeschiedene Schmieröl
in einen Niederdruckbereich in dem Verdichter einführt, in
der Ausstoßkammer
oder in dem Ausstoßkanal
bereitgestellt sind, wobei das Rückschlagventil
und der Ölabscheider
integral als eine Einheit angeordnet sind; wobei die Einheit ein
Rückschlagventil
und ein Gehäuse,
in dem das Rückschlagventil
untergebracht ist, umfasst; wobei das Gehäuse einen im Wesentlichen zylindrischen
Bereich aufweist mit einer Einlassöffnung zum Einführen des
Kältemittels
in das Gehäuse,
derart, dass das Kältemittel
um eine Achse des Gehäuses
rotiert, wobei das Gehäuse
ferner einen Auslass für
das Kältemittel
aufweist, welches das Rückschlagventil
passiert, nachdem das Kältemittel von
dem Schmieröl
getrennt worden ist, und wobei das Gehäuse ferner einen Auslass für das aus
dem Kältemittel
abgeschiedene Schmieröl
aufweist; wobei der Ölabscheider
von einer Innenumfangsfläche des
Gehäuses
und einer Außenumfangsfläche des Rückschlagventils
gebildet ist.
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Erfindungsgemäß trennt
der Ölabscheider das
Kältemittel
von dem Schmieröl,
um dadurch zu verhindern, dass das Schmieröl in den externen Kältemittelkreislauf
ausgestoßen
wird. Weil das Schmieröl
eine Verschlechterung der Wirksamkeit des Wärmeaustauschs in dem externen
Kältemittelkreislauf
verursacht, kann die Trennung die Verminderung der Wirksamkeit des
Wärmeaustauschs
unterdrücken.
Das von dem Kältemittel
abgetrennte Schmieröl
wird über
den Ölzuführkanal
in den Niederdruckbereich eingeführt.
Bevorzugt kann der Niederdruckbereich die Saugkammer, der Saugkanal oder
die in dem Gehäuse
gebildete Kurbelkammer sein. Dies verhindert nicht nur die Verminderung
der Schmierölmenge
in dem Verdichter einschließlich des
Saugkanals, sondern ermöglicht
auch die richtige Schmierung des Inneren des Verdichters. Ferner verhindert
das Rückschlagventil
den Rückfluss
des Kältemittels
von dem externen Kältemittelkreislauf
zu der Ausstoßkammer.
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Das
Rückschlagventil
und der Ölabscheider sind
integral als eine Einheit angeordnet. Somit kann ein Einbauraumbedarf
der relevanten Komponenten vermindert und die Fertigungseigenschaften
können verbessert
werden, verglichen mit einer Konstruktion, bei der ein Rückschlagventil
und ein Ölabscheider getrennt
voneinander vorgesehen sind.
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Die
Einheit umfasst das Rückschlagventil und
ein Gehäuse,
in dem das Rückschlagventil
untergebracht ist, wobei das Gehäuse
einen im Wesentlichen zylindrischen Bereich aufweist mit einer Einlassöffnung zum
Einführen
des Kältemittels
in das Gehäuse,
derart, dass das Kältemittel
um eine Achse des Gehäuses
rotiert, wobei das Gehäuse
ferner einen Auslass für
das Kältemittel,
welches das Rückschlagventil
passiert, nachdem das Kältemittel
von dem Schmieröl
getrennt worden ist, und einen Auslass für Schmieröl, welches aus dem Kältemittel
abgeschieden worden ist, aufweist. Ferner ist der Ölabscheider
von einer Innenumfangsfläche
des Gehäuses
und einer Außenumfangsfläche des
Rückschlagventils
gebildet. Dementsprechend werden die Kältemittelrückflussverhinderungsfunktion
und die Schmierölabscheidungsfunktion,
welche von der Einheit ausgeübt
werden, durch das Gehäuse
und das in dem Gehäuse
untergebrachte Rückschlagventil
verwirklicht. Der Schmierölnebel,
der dem in das Gehäuse
eingeführten
Kältemittelgas
beigemischt ist, wird von dem Kältemittel
während
der Rotation im Inneren des Gehäuses
zentrifugal abgeschieden. Das Kältemittel,
aus dem das Schmieröl
abgeschieden worden ist, wird in das Rückschlagventil eingeführt, um
auf die Seite des externen Kältemittelkreislaufs
ausgestoßen
zu werden.
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Bevorzugt
ist der Ölabscheider
stromaufwärts
des Rückschlagventils
angeordnet. Der Ölkanal
zum Einführen
des durch den Ölabscheider
abgeschiedenen Schmieröls
in den Niederdruckbereich ist stromaufwärts des Rückschlagventils zusammen mit dem Ölabscheider
angeordnet. Das heißt,
selbst wenn die Stromabwärtsseite
des Rückschlagventils einem
höheren
Druck ausgesetzt ist als die Stromaufwärtsseite desselben, besteht
dennoch keine Gefahr, dass auf der Stromabwärtsseite vorhandenes Kältemittel über den Ölkanal zur
Stromaufwärtsseite fließt. Der
Kältemittelrückfluss
kann also verhindert werden, ohne ein Schließmittel zum Schließen des Ölkanals
entlang demselben Kanal bereitstellen zu müssen.
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Bevorzugt
umfasst das Rückschlagventil
ein Ventilgehäuse
mit einem Ventilsitz, ein in dem Ventilgehäuse angeordnetes Ventilelement
und ein treibendes Glied, welches das Ventilelement elastisch zu
dem Ventilsitz hin treibt, wobei das Ventilgehäuse an dem Gehäuse befestigt
ist. Bevorzugt weist das Ventilelement eine Außenumfangsfläche und
mindestens eine sich axial in der Außenumfangsfläche erstreckende
Nut auf.
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Bevorzugt
ist der Verdichter ein Verdichter mit veränderlicher Leistung, umfassend
eine in dem Gehäuse
gebildete Kurbelkammer, eine in der Kurbelkammer drehbar gehaltene
Antriebswelle, eine Taumelscheibe, welche durch die Antriebswelle
zu einer Rotationsbewegung angetrieben wird und von der Antriebswelle
so gehalten ist, dass sich ihr Neigungswinkel relativ zu der Antriebswelle
verändert, einen
Kolben als das bewegliche Glied, welches mit der Taumelscheibe operativ
gekoppelt ist, eine Zylinderbohrung, welche den Kolben hin- und
herbeweglich aufnimmt und in der die Kompressionskammer durch den
Kolben gebildet wird, einen Gasabzweigkanal zum Bereitstellen einer
Verbindung zwischen der Saugkammer und der Kurbelkammer und ein Steuerventil
zum Steuern eines Drucks in der Kurbelkammer, um den Hub des Kolbens
zu verändern.
Bei dieser Anordnung wird in dem Falle, dass die Menge an zirkulierendem
Kältemittel
vermindert wird, das Rückschlagventil
die Käl temittelpassage
zwischen der Ausstoßkammer
und dem externen Kältemittelkreislauf
unterbrechen, wodurch der Kältemittelfluss zu
dem externen Kältemittelkreislauf
unterdrückt wird.
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Bevorzugt
ist der Niederdruckbereich die Kurbelkammer, wobei das durch den Ölabscheider abgeschiedene
Schmieröl
der Kurbelkammer über den Ölkanal zugeführt wird.
Bei dieser Anordnung ist die Wirksamkeit der Schmierung der gleitbeweglichen
Komponenten des Mechanismus in der Kurbelkammer verbessert. Weil
sich in der Kurbelkammer eine relativ große Anzahl an gleitbeweglichen
Komponenten des Mechanismus zum Umwandeln der Rotationsbewegung
der Antriebswelle in die Hin- und Herbewegung des Kolbens befindet,
ist die Verbesserung der Wirksamkeit der Schmierung dieser gleitbeweglichen
Komponenten geeignet, die betriebliche Effizienz des Verdichters
zu verbessern.
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Bevorzugt
stellt das Steuerventil den Öffnungsgrad
des Ölkanals
ein, um durch den Ölabscheider
abgeschiedenes Schmieröl
der Kurbelkammer zuzuführen,
und verändert
den Druck in der Kurbelkammer, um den Hub des Kolbens zu verändern. Bei
dieser Anordnung kann das Schmieröl der Kurbelkammer zugeführt werden
während
des Betriebs bei kleiner Leistung, wobei die Menge an zirkulierendem
Kältemittel
sowie die Menge an Kältemittel,
welches über
den Spalt zwischen Zylinderbohrung und Kolben aus der Verdichtungskammer
in die Kurbelkammer leckt, vermindert ist. Ferner: weil derselbe Kanal,
durch den das Kältemittel
passieren gelassen wird, um den Druck in der Kurbelkammer zu variieren,
auch als Ölkanal
genutzt werden kann, kann die Konstruktion des Verdichters vereinfacht
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte zeichnerische
Darstellung näher
beschrieben; in der Zeichnung zeigen:
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1 eine
querschnittliche Darstellung, welche einen Verdichter gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
vergrößerte querschnittliche
Darstellung, welche einen Hauptteil des Verdichters gemäß der ersten
Ausführungsform
mit dem Ventil in Geschlossenstellung zeigt;
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3 eine
vergrößerte Draufsicht,
welche das Ventilelement des Verdichters gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt, gesehen von oben;
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4 eine
vergrößerte querschnittliche
Darstellung, welche den Hauptteil des Verdichters gemäß der ersten
Ausführungsform
mit dem Ventil in Offenstellung zeigt;
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5 eine
vergrößerte querschnittliche
Darstellung, welche einen Hauptteil eines Verdichters gemäß einer
zweiten Ausführungsform
mit dem Ventil in Offenstellung zeigt;
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6 eine
vergrößerte querschnittliche
Darstellung, welche den Hauptteil des Verdichters gemäß der zweiten
Ausführungsform
mit dem Ventil in Geschlossenstellung zeigt; und
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7 eine
querschnittliche Darstellung, welche einen Hauptteil eines Verdichters
nach dem Stand der Technik zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird nun
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst ein Verdichter C mit veränderlicher
Leistung (im Folgenden einfach als Verdichter C bezeichnet) einen
Zylinderblock 1, ein mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 verbundenes
vorderes Gehäuse 2 und
ein hinteres Gehäuse 4,
welches über
eine Ventilbildungseinheit 3 mit dem hinteren Ende des
Zylinderblocks 1 verbunden ist. Der Zylinderblock 1,
das vordere Gehäuse 2, die
Ventilbildungseinheit 3 und das hintere Gehäuse 4 sind
mittels einer Mehrzahl von Durchgangsbolzen 10 (nur ein
Durchgangsbolzen in 1 gezeigt) miteinander verbunden
und aneinander befestigt, um dadurch ein Gehäuse des Verdichters C zu bilden. Eine
Kurbelkammer 5 ist in dem Bereich gebildet, der von dem
Zylinderblock 1 und dem vorderen Gehäuse 2 umgeben ist.
Eine Antriebswelle 6 ist in der Kurbelkammer 5 durch
ein Paar von Radiallagern, nämlich ein
vorderes und ein hinteres Radiallager 8A und 8B, drehbar
gehalten. Eine Feder 7 und ein hinteres Drucklager 9B sind
in einem Aufnahmerücksprungbereich
angeordnet, der im Zentrum des Zylinderblocks 1 gebildet
ist. Andererseits ist eine Stützplatte 11 an
der Antriebswelle 6 in der Kurbelkammer 5 derart
befestigt, dass diese gemeinsam rotieren, und ein vorderes Drucklager 9A ist
zwischen der Stützplatte 11 und
der Innenwandoberfläche
des vorderen Gehäuses 2 angeordnet.
Die Antriebswelle 6 und die Stützplatte 11, welche
miteinander vereinigt sind, sind in einer Druckrichtung (Axialrichtung
der Antriebswelle) positioniert mittels des durch die Feder 7 in
Vorwärtsrichtung
vorgespannten hinteren Drucklagers 9B und vorderen Drucklagers 9A.
Eine Lippendichtung 2A ist vor dem Radiallager 8A zwischen
der Antriebswelle 6 und dem vorderen Gehäuse 2 angeordnet.
Die Lippendichtung 2A dichtet einen Spalt zwischen der
Antriebswelle 6 und dem vorderen Gehäuse 2 ab, um dadurch
das Innere des Verdichters C gegenüber der Außenseite desselben druckmäßig zu isolieren.
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Die
Antriebswelle 6 ist in ihrem vorderen Endbereich über einen
Kraftübertragungsmechanismus
PT mit einem Fahrzeugmotor E als externe Antriebsquelle operativ
gekoppelt. Der Kraftübertragungsmechanismus
PT kann ein Kupplungsmechanismus sein (z.B. eine elektromagnetische
Kupplung), wobei über
eine elektrische Steuerung von außen die Übertragung/Abschaltung von
Kraft gewählt werden
kann, oder ein normalerweise übertragender, kupplungsloser
Mechanismus, der ohne einen solchen Kupplungsmechanismus auskommt.
Es sei angemerkt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform ein Kraftübertragungsmechanismus
vom kupplungslosen Typ eingesetzt wird.
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Gemäß 1 ist
in der Kurbelkammer 5 eine Taumelscheibe 12 als
Kurvenscheibe untergebracht. In dem zentralen Bereich der Taumelscheibe 12 ist ein
Durchgangsloch gebildet, durch das hindurch die Antriebswelle 6 sich
erstreckt. Die Taumelscheibe 12 ist mit der Stützplatte 11 und
der Antriebswelle 6 über einen
Gelenkmechanismus 13 als Kopplungsführungsmechanismus operativ
gekoppelt. Der Gelenkmechanismus 13 ist gebildet aus zwei
Stützarmen 14 (von
denen nur einer in der Figur gezeigt ist), die so bereitge stellt
sind, dass sie von der Hinterseite der Stützplatte 11 hervorstehen,
und zwei Führungsstiften 15 (von
denen nur einer in der Figur gezeigt ist), die so bereitgestellt
sind, dass sie von der Vorderseite der Taumelscheibe 12 hervorstehen.
Die Taumelscheibe 12 kann synchron mit der Stützplatte 11 und der
Antriebswelle 6 rotieren und relativ zu der Antriebswelle 6 geneigt
werden, während
sie in Axialrichtung der Antriebswelle 6 gleitet, durch
die Verknüpfung
zwischen den Stützarmen 14 und
den Führungsstiften 15 sowie
durch den Kontakt mit der Antriebswelle 6 innerhalb des
zentralen Durchgangslochs in der Taumelscheibe 12. Es sei
angemerkt, dass die Taumelscheibe 12 einen Gegengewichtsbereich 12a aufweist,
der an einer Position gegenüberliegend
zu dem Gelenkmechanismus 13 angeordnet ist, um die Antriebswelle 6 hierzwischen
zu halten.
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Eine
Neigungswinkelminderungsfeder 16 ist um den Umfang der
Antriebswelle 6 zwischen der Stützplatte 11 und der
Taumelscheibe 12 bereitgestellt. Diese Neigungswinkelminderungsfeder 16 spannt
die Taumelscheibe 12 in der Richtung vor, in der die Taumelscheibe 12 zu
einer Annäherung
an den Zylinderblock 1 veranlasst wird (Richtung, in der der
Neigungswinkel vermindert wird). Ferner ist eine Rückstellfeder 17 um
den Umfang der Antriebswelle 6 zwischen einem an der Antriebswelle 6 gesicherten Einstellring 18 und
der Taumelscheibe 12 bereitgestellt. Die Rückstellfeder 17 ist
einfach um die Antriebswelle 6 gewickelt und übt keine
vorspannende Wirkung auf die Taumelscheibe und andere Glieder aus,
wenn sich die Taumelscheibe 12 in der Position befindet,
in der der Neigungswinkel groß ist
(wie durch die strichpunktierte Linie gezeigt); wenn aber die Taumelscheibe 12 in
die Position wechselt, in der der Neigungswinkel klein ist (durch
ausgezogene Linien gezeigt), wird die Rückstellfeder 17 zwischen dem
Einstellring 18 und der Taumelscheibe 12 zusammengedrückt, so
dass sie die Taumelscheibe 12 in der Richtung vorspannt,
in der die Taumelscheibe 12 von dem Zylinderblock weg bewegt
wird (Richtung, in der der Neigungswinkel vergrößert wird). Es sei angemerkt,
dass bei dieser Ausführungsform
der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 als ein Winkel angesehen
wird, der durch eine imaginäre
Ebene senkrecht zu der Antriebswelle 6 und der Taumelscheibe 12 gebildet
wird.
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Eine
Mehrzahl von Zylinderbohrungen 1a (von denen nur eine in 1 gezeigt
ist) sind so ausgebildet, dass sie die Antriebswelle 6 umgeben,
und die hinteren Enden der entsprechenden Bohrungen sind mit einer
Ventilbildungseinheit 3 verschlossen. Ein einfachwirkender
Kolben 20 ist hin- und herbeweglich in jeder Bohrung 1a aufgenommen,
und eine Kompressionskammer 1b ist in jeder Zylinderbohrung 1a definiert,
derart, dass ihr Volumen mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 variiert.
Der vordere Endbereich jedes Kolbens 20 ist mit dem Außenumfangsbereich
der Taumelscheibe 12 über
ein Paar Schuhe 19 in Eingriff, so dass jeder Kolben 20 mit
der Taumelscheibe 12 operativ gekoppelt ist. Aus diesem
Grunde rotiert die Taumelscheibe 12 synchron mit der Antriebswelle 6,
wobei die Rotationsbewegung der Taumelscheibe 12 in die
Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 umgewandelt wird mit
dem Hub, der zu dem Neigungswinkel korrespondiert.
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Ferner
sind eine in einem zentralen Bereich befindliche Saugkammer 21 und
eine die Saugkammer 21 umgebende Ausstoßkammer 22 zwischen der
Ventilbildungseinheit 3 und dem hinteren Gehäuse 4 definiert.
Die Ventilbildungseinheit 3 umfasst eine Saugventilbildungsplatte,
eine Öffnungsbildungsplatte,
eine Ausstoßventilbildungsplatte
und eine Rückhalterbildungsplatte,
welche einander überlappen.
In der Ventilbildungseinheit 3 sind für jede Zylinderbohrung 1a eine
Saugöffnung 23 und ein
Saugventil 24 zum Öffnen
und Schließen
der Saugöffnung 23 und
eine Ausstoßöffnung 25 und
ein Ausstoßventil 26 zum Öffnen und
Schließen
der Ausstoßöffnung 26 gebildet.
Die Saugkammer 21 wird über
die Saugöffnung 23 mit
jeder Zylinderbohrung 1a kommunizieren gelassen, und jede
Zylinderbohrung 1a wird über die Ausstoßöffnung 25 mit
der Ausstoßkammer 22 kommunizieren
gelassen.
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Die
Saugkammer 21 ist mit der Kurbelkammer 5 über einen
Gasabzweigkanal 27 verbunden. Ferner ist die Ausstoßkammer 22 mit
der Kurbelkammer 5 durch einen Verbindungskanal 28 über eine Einheit 40 verbunden,
die später
noch beschrieben wird, und ein Steuerventil 30 ist in einer
dazwischenliegenden Position in dem Verbindungskanal 28 angeordnet.
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Das
Steuerventil 30 umfasst einen Solenoid-Bereich 31 und
ein Ventilelement 32, welches mit dem Solenoid-Bereich 31 über eine
Stange operativ ge koppelt ist. Der Solenoid-Bereich 31 wird
von einem elektrischen Strom getrieben, der von einer nicht gezeigten
Antriebsschaltung auf Basis eines Signals von einem nicht gezeigten
Steuercomputer ausgegeben wird, und die Position des Ventilelementes 32 wird
verändert,
um dadurch den Öffnungsgrad
des Verbindungskanals 28 einzustellen. Wenn es nicht von
der Antriebsschaltung gespeist wird, befindet sich das Ventilelement 32 in
einer Position, in der der Verbindungskanal 28 offen ist;
bei Speisung durch die Schaltung dient das Ventilelement 32 dagegen dazu,
den Öffnungsgrad
des Verbindungskanals 28 einzustellen.
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Die
Balance zwischen der Menge an Hochdruckgas, die in die Kurbelkammer 5 über den
Verbindungskanal 28 eingeführt wird, und die Menge an Gas,
die über
den Gasabzweigkanal 27 aus der Kurbelkammer 5 abfließen soll,
wird durch Einstellen des Öffnungsgrades
des Steuerventils 30 gesteuert, wodurch der Kurbelkammerdruck
Pc bestimmt wird. Die Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc
und dem Innendruck der Zylinderbohrung 1a auf der gegenüberliegende
Seite des Kolbens 20 wird als Antwort auf eine Änderung
in dem Kurbelkammerdruck Pc variiert, was wiederum dazu führt, dass
der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 variiert wird,
in dessen Folge der Hub oder die Ausstoßleistung (der Menge an zirkulierendem
Kältemittel)
eingestellt wird. In diesem Fall funktionieren der Verbindungskanal 28 und
das Steuerventil 30 als Teil eines Gaszuführkanals
zum Einführen
des Kältemittels
von der Ausstoßkammer 22 in
die Kurbelkammer 5.
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Es
sei angemerkt, dass ein maximaler Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 eingestellt
wird, wenn der Gegengewichtsbereich 12a der Taumelscheibe 12 in
Anlage mit der Stützplatte 11 gebracht wird.
Andererseits wird der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe
bestimmt durch die Balance zwischen den Vorspannkräften der
Neigungswinkelminderungsfeder 16 und der Rückstellfeder 17 als
dominanter Faktor in einem Zustand, in dem die Differenz zwischen
dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Innendruck der Zylinderbohrung 1a auf
der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens 20 in der Richtung maximiert wird, in
der der Neigungswinkel vermindert wird.
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Eine
Saugöffnung 21A ist
in dem hinteren Gehäuse 4 bereitgestellt
und fungiert als Einlass, durch den das Kältemittel in die Saugkammer 21 eingeführt wird.
Ferner ist eine Montageöffnung 22A in dem
hinteren Gehäuse 4 bereitgestellt,
die in Verbindung mit der Ausstoßkammer 22 steht,
und die Einheit 40, welche eine Ausstoßöffnung 42F aufweist, wie
später
noch ausgeführt
wird, ist an der Montageöffnung 22A montiert.
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Ein
externer Kältemittelkreislauf 50 ist
zwischen die Saugöffnung 21A und
die Ausstoßöffnung 42F geschaltet.
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Wie
in 1, 2 und 4 gezeigt,
umfasst die Einheit 40 ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 42 mit
einem Boden, montiert an der Montageöffnung 22A in dem
hinteren Gehäuse 4,
und ein Rückschlagventil 41,
welches in dem Gehäuse 42 aufgenommen
ist. Das Rückschlagventil 41 umfasst eine
Scheibe 44, die mit Presssitz in die Ausstoßöffnung 42F gefügt ist,
und ein im Wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 43 mit einem Boden,
welches an seinem öffnungsseitigen
Ende mit der Scheibe 44 verbunden und an derselben befestigt
ist. Eine Ventilkammer 43A ist in dem Ventilgehäuse 43 gebildet durch
Bedecken der öffnungsseitigen
Endfläche
des Gehäuses 43 mit
der Scheibe 44. Ein Ventileinlass 43B als Einlass
für das
Kältemittel
und ein Ventilauslass 44A als Auslass für das Kältemittel sind in dem Bodenbereich
des Ventilgehäuses 43 bzw.
der Scheibe 44 gebildet. Ein Ventilelement 45 ist
in der Ventilkammer 43A derart aufgenommen, dass es sich
zwischen dem Ventileinlass 43B und dem Ventilauslass 44A hin-
und herbewegt. Das Ventilelement 45 ist so ausgebildet,
dass es mittels einer Ventilschließfeder 46 zu dem Ventilsitz
mit dem Ventileinlass 43B hin vorgespannt wird.
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Das
Ventilelement 45 stellt eine im Wesentlichen zylindrische
Gestaltbereit mit einem Boden, wobei das Ventilelement 45 in
dem Bodenbereich teilweise verjüngt
ist und der Durchmesser des Ventilelementes 45 im Verlauf
seiner Erstreckung zu dem distalen Ende hin abnimmt. Wenn das Ventilelement 45 zu
dem Ventilsitz mit dem Ventileinlass 43B hin gedrückt wird,
tritt ein Teil des verjüngten
Bereichs in den Ventileinlass 43B ein, um denselben zu
verschließen.
Eine Mehrzahl (vier Stück
in der vorliegenden Ausführungsform)
von Nuten 45A, welche sich entlang der Axialrichtung des
Ventilelementes 45 erstrecken, sind an der Außenumfangsfläche des
Ventilelementes 45 gebildet (siehe 3. Es sei
angemerkt, dass 3 das Ventilelement 45 von
seiner offenen Seite her gesehen zeigt). Kerbbereiche 45B sind
in der Endfläche
des Ventilelementes 45 auf der Öffnungsseite desselben gebildet,
so dass das Innere und das Äußere des
Ventilelementes 45 miteinander in Verbindung stehen. Wenn
das Ventilelement 45 sich entgegen der Vorspannkraft der
Ventilschließfeder 46 zu
der Scheibe 44 hin bewegt, kommt die Öffnungsseite des Ventilelementes 45 in Anlage
gegen die Scheibe 44, wodurch eine Weiterbewegung des Ventilelementes 45 begrenzt
wird. Hierbei ist der Ventilauslass 44A so ausgebildet, dass
er mit der Öffnungsseite
des Ventilelementes 45 bedeckt wird; der Ventileinlass 43B und
der Ventilauslass 44A können
jedoch über
die Nuten 45A und die Kerbbereiche 45B miteinander
kommunizieren (siehe 4).
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Bei
dem Rückschlagventil 41 wird
der Öffnungs-
und Schließvorgang
an dem Ventileinlass 43B bewirkt durch die Balance zwischen
der Vorspannkraft auf das Ventilelement 45 infolge des
Kältemitteldrucks
auf der Stromaufwärtsseite
des Rückschlagventils 41,
der Vorspannkraft auf das Ventilelement 45 infolge des
Kältemitteldrucks
auf der Stromabwärtsseite
des Rückschlagventils 41 und
der Vorspannkraft der Ventilschließfeder 46, wodurch
der Rückfluss
des Kältemittels
verhindert wird. Wenn die Vorspannkraft infolge des Drucks auf der
Stromaufwärtsseite
des Rückschlagventils
größer wird
als die Summe der Vorspannkraft infolge des Drucks auf der Stromabwärtsseite
des Rückschlagventils
und der Vorspannkraft der Ventilschließfeder 46, wird das Rückschlagventil 41 bewegt,
um den Durchfluss des Kältemittels
durch das Rückschlagventil
hindurch zu erlauben. Demgegenüber
wird in dem Falle, dass die Vorspannkraft infolge des stromaufwärtsseitigen Drucks
kleiner wird als die Summe der Vorspannkraft infolge des stromabwärtsseitigen
Drucks und der Vorspannkraft der Ventilschließfeder 46, das Rückschlagventil 41 so
bewegt, dass es den Durchfluss von Kältemittel durch das Rückschlagventil
nicht erlaubt. Das heißt,
das Rückschlagventil 41 ist
dazu ausgebildet, einen Rückfluss
des Kältemittels
von der Stromabwärtsseite
(der Seite des externen Kältemittelkreislaufs 50)
zu der Stromaufwärtsseite
(der Seite der Ausstoßkammer 22)
zu verhindern.
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In
dem Zustand, in dem das Rückschlagventil 41 in
dem Gehäuse 42 angeordnet
ist, ist die Öffnungsseite
des Gehäuses 42 mit
der Scheibe 44 bedeckt, um dadurch eine Trennkammer 42A zu
bilden. Ferner fungiert ein Teil des Gehäuses 42 stromabwärts der
Scheibe 44 (Öffnungsseite
des Gehäuses) als
die Ausstoßöffnung 42F für das Kältemittel.
Es sei angemerkt, dass in den 1, 2 und 4 der Einfachheit
halber ein Mechanismus zum festen Verbinden der Ausstoßöffnung 42F mit
einem Strömungsrohr 22B nicht
gezeigt ist. Ein Einlass 42B ist in dem Gehäuse 42 ausgebildet
zum Einführen
des Kältemittels
von der Ausstoßkammer 22 in
die Trennkammer 42A. Der Einlass 42B und die Ausstoßkammer 22 sind über einen
Einführungskanal 42C miteinander
verbunden. Der Einlass 42B ist in Umfangsrichtung des Gehäuses 42 gebildet,
derart, dass das in die Trennkammer 42A eingeführte Kältemittel
um die Achse des Gehäuses 42 rotiert.
Weil das Ventilgehäuse 43 des
Rückschlagventils 41 in
der Trennkammer 42A angeordnet ist, rotiert das in die
Trennkammer 42A eingeführte
Kältemittel
in Wirklichkeit entlang des Spaltes zwischen der Innenumfangsfläche des
Gehäuses 42 und
der Außenumfangsfläche des
Ventilgehäuses 43.
Ein in dem Kältemittel
enthaltener Schmierölnebel
wird durch die Rotation des Kältemittels
in der Trennkammer 42A zentrifugal abgeschieden, um sich
an der Innenumfangsfläche
des Gehäuses 42 zu
sammeln.
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Ferner
ist in dem Bodenbereich des Gehäuses 42 ein
verjüngter,
schräger
rückspringender
Bereich 42D bereitgestellt, so dass das Schmieröl, welches
sich an der Innenumfangsfläche
des Gehäuses 42 sammelt,
herabfällt,
um in dem tiefsten Bereich des schrägen rückspringenden Bereichs 42d gesammelt
zu werden. Ein Ausstoßkanal 42E ist
in dem tiefsten Bereich des schrägen
rückspringenden
Bereichs 42D gebildet, um das so gesammelte Schmieröl aus der
Einheit 40 auszustoßen.
Wie in 1 gezeigt, wird das durch den Ausstoßkanal 42E aus
der Einheit 40 ausgestoßene Schmieröl dann über den Verbindungskanal 28 und
das Steuerventil 30 in die Kurbelkammer 5 als
Niederdruckbereich eingeführt. Es
sei angemerkt, dass der Ölabscheider
gebildet ist aus dem Gehäuse 42,
dem Ventilgehäuse 43 und
der Scheibe 44, um einen Schmierölnebel aus dem das Schmieröl enthaltenden
Kältemittel
abzutrennen. In diesem Fall fungieren der Ausstoßkanal 42E, der Verbindungskanal 28 und
das Steuerventil 30 als ein Ölkanal zum Zuführen des
so abgetrennten Schmieröls
in die Kurbelkammer 5. Ferner fungieren der Einführungskanal 42C,
der Einlass 42B, die Trennkammer 42A und der Ausstoßkanal 42E des
Gehäuses 42 als
Teil des Gaskanals zum Zuführen
des Kältemittels
in der Ausstoßkammer 22 zu
der Kurbelkammer 5.
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Ferner
ist ein Ausstoßkanal
zum Verbinden der Ausstoßkammer 22 mit
dem externen Kältemittelkreislauf 50 gebildet
durch die Montageöffnung 22A,
die Einheit 40 und das Strömungsrohr 22B, und ein
Saugkanal zum Verbinden der Saugkammer 21 mit dem externen
Kältemittelkreislauf 50 ist
gebildet durch die Saugöffnung 21A und
ein Strömungsrohr 21B.
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Im
Folgenden wird nun die Funktionsweise des Verdichters erläutert, der
wie im Vorstehenden beschrieben aufgebaut ist.
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Von
dem Fahrzeugmotor E wird der Antriebswelle 6 über den
Kraftübertragungsmechanismus
PT Kraft zugeführt,
so dass die Taumelscheibe 12 zusammen mit der Antriebswelle 6 rotiert.
Bei der Rotation der Taumelscheibe 12 werden die entsprechenden
Kolben hin- und herbewegt mit Hüben,
die zu dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 korrespondieren,
wodurch der Ansaug-, der Kompressions- und der Ausstoßschritt
des Kältemittels
in dieser Reihenfolge in jeder Zylinderbohrung 1a wiederholt
wird.
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Bei
großer
Kühllast
gibt der Steuercomputer ein Befehlssignal an die Antriebsschaltung
aus, um den Wert des elektrischen Stroms, der dem Solenoid-Bereich 31 zugeführt wird,
zu erhöhen.
Der Solenoid-Bereich 31 erhöht die Vorspannkraft als Antwort auf Änderung
des Wertes des elektrischen Stroms von der Antriebsschaltung auf
Basis des Signals, so dass das Ventilelement 32 den Öffnungsgrad
des Verbindungskanals 28 verkleinert, wodurch das Volumen
an Hochdruckkältemittelgas,
welches von der Ausstoßkammer 22 über den
Verbindungskanal 28 zu der Kurbelkammer 5 zugeführt wird,
vermindert wird, was wiederum den Druck in der Kurbelkammer 5 vermindert.
Hierbei wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 vergrößert, wodurch
die Ausstoßleistung
des Verdichters C erhöht
wird. Wenn der Verbindungskanal 28 vollständig geschlossen
ist, sinkt der Druck in der Kurbelkammer 5 beträchtlich, und
der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 wird ein Maximum,
wodurch die Aus stoßleistung
(die Menge an zirkulierendem Kältemittel)
des Verdichters C ebenfalls ein Maximum wird.
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Demgegenüber wird
in dem Falle, dass die Kühllast
klein ist, der Solenoid-Bereich 31 die Vorspannkraft erniedrigen,
so dass das Ventilelement 32 den Öffnungsgrad des Verbindungskanals 28 vergrößert. Als
eine Folge davon bewegt sich das Ventilelement 32, um den Öffnungsgrad
des Verbindungskanal 28 zu vergrößern, wodurch der Druck in
der Kurbelkammer 5 erhöht
wird und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 verkleinert
wird, so dass die Ausstoßleistung
(die Menge an zirkulierendem Kältemittel)
des Verdichters C verkleinert wird. Wenn der Verbindungskanal 28 vollständig geöffnet ist,
steigt der Druck in der Kurbelkammer 5 beträchtlich,
und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 wird ein Minimum,
wodurch die Ausstoßleistung
des Verdichters C ebenfalls ein Maximum wird.
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Von
den Zylinderbohrungen 1a in die Ausstoßkammer 22 abgegebenes
Kältemittel
wird über den
Einführungskanal 42C und
die Einführungsöffnung 42B in
die Trennkammer 42A eingeführt. Hierbei wird ein in dem
Kältemittel
enthaltener Schmierölnebel
ebenfalls, zusammen mit dem Kältemittel
in die Trennkammer 42A eingeführt. Das Kältemittel mit dem Schmieröl rotiert
entlang des Spaltes zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses 42 und der Außenumfangsfläche des
Ventilgehäuses 43 des Rückschlagventils 41.
Bei der Rotation wird das Schmieröl zentrifugal abgeschieden,
und nach seiner Sammlung in dem schrägen rückspringenden Bereich 42D wird
das Schmieröl über den
Ausstoßkanal 42E,
den Verbindungskanal 28 und das Steuerventil 30 in
die Kurbelkammer 5 eingeführt. Das so in die Kurbelkammer 5 eingeführte Schmieröl schmiert
mechanische Komponenten (Lager und Gelenkmechanismus) in der Kurbelkammer 5.
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Das
von dem Schmieröl
abgetrennte Kältemittel
tritt über
den Ventileinlass 43B in die Ventilkammer 43A ein.
Hierbei schiebt das Kältemittel
das Ventilelement 45 nach oben, tritt in die Ventilkammer 43A ein,
nachdem es den Spalt passiert hat, der zwischen dem Boden des Ventilelementes 45 und
dem Ventilsitz mit dem Ventileinlass 43B gebildet ist,
passiert die Nuten 45A und erreicht den Ventilauslass 44A.
Wenn das Ventilelement 45 mit der Scheibe 44 in
Anlage gekommen ist, indem es von dem Kältemittel nach oben geschoben
worden ist, passiert das Kältemittel
die Nuten 45A und erreicht dann den Ventilauslass 44A über einen
durch die Scheibe 44 und die Kerbbereiche 45B gebildeten
Spalt. Nach Erreichen der Außenseite
des Ventilkammer 43A über den
Ventilauslass 44A tritt das Kältemittel sodann über das
Strömungsrohr 22B in
den externen Kältemittelkreislauf 50 ein,
um einen Wärmeaustauschvorgang
durchzuführen.
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Mit
dieser Ausführungsform
können
folgende Effekte erzielt werden.
- (1) Weil das
Rückschlagventil 41 zwischen
der Ausstoßkammer 22 und
dem externen Kältemittelkreislauf 50 bereitgestellt
ist, kann der Kältemittelrückfluss
von der Seite des externen Kältemittelkreislaufs 50 zu
der Ausstoßkammer 22 verhindert
werden. Das heißt,
wenn der Verdichter C angehalten wird, besteht keine Gefahr, dass
der Verbindungskanal 28 voll geöffnet wird, wenn die Aktivierung
des Solenoid-Bereichs 31 des Steuerventils 30 unterbrochen
wird, und dass das Hochdruckkältemittel
auf der Seite des externen Kältemittelkreislaufs 50 die
Kurbelkammer 5 über
die Ausstoßkammer 22,
die Einheit 40 und den Verbindungskanal 28 erreicht
und so den Kurbelkammerdruck Pc anormal drastisch erhöht. Es ist
also möglich,
die obengenannte Gleitverschiebung der Antriebswelle 6 und
die durch die Gleitverschiebung der Antriebswelle 6 verursachten
Probleme zu verhindern. Die mit Bezug auf den Verdichter nach dem
Stand der Technik zuvor diskutierten Probleme (a), (b) und (c) können als
Probleme angesehen werden, die anderenfalls auftreten würden.
- (2) Weil eine anormale Erhöhung
des Kurbelkammerdrucks Pc bei Unterbrechung der Aktivierung des
Steuerventils 30 durch die Bereitstellung des Rückschlagventils 41 verhindert
wird, kann eine vorzeitige Verschlechterung der Lippendichtung 2A unterdrückt werden,
wodurch es möglich
wird, die Dauerhaftigkeit des Verdichters C zu verbessern.
- (3) Weil die Erhöhung
der Menge an Schmieröl, die
auf die Seite des externen Kältemittelkreislaufs 50 ausgestoßen wird,
durch die Bereitstellung des Ölabscheiders
zwischen der Ausstoßkammer 22 und
dem externen Kältemittelkreislauf 50 unterdrückt wird,
kann nicht nur die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs des externen
Kältemittelkreislaufs 50 verbessert
werden, sondern auch die Wirksamkeit der Schmierung innerhalb des
Verdichters.
- (4) Weil das an der Einheit 40 abgeschiedene Schmieröl in die
Kurbelkammer 5 eingeführt
wird, kann die Kurbelkammer 5 mit dem so in die Kurbelkammer
eingeführten
Schmieröl
geschmiert werden. In der Kurbelkammer 5 befindet sich
eine relativ große
Anzahl an gleitbeweglichen Bereichen von Mechanismen zum Umwandeln
der Rotationsbewegung der Antriebswelle 6 in die Hin- und
Herbewegung des Kolbens 20 (z.B. das vordere Drucklager 9A,
der Gelenkmechanismus 13, die Taumelscheibe 12 und
der Schuh 19). Daher kann mit verbesserter Wirksamkeit
der Schmierung der gleitbeweglichen Bereiche der Kurbelkammer 5 auch
die Wirksamkeit des Betriebs des Verdichters C verbessert werden.
- (5) Der Ölabscheider
ist stromaufwärts
des Rückschlagventils 41 angeordnet,
wodurch der Ölzuführkanal
zum Einführen
des durch den Ölabscheider
abgetrennten Schmieröls
in die Kurbelkammer 5 stromaufwärts des Rückschlagventils 41 zusammen
mit dem Ölabscheider
angeordnet ist. Das heißt,
selbst wenn der Druck auf der Stromabwärtsseite des Rückschlagventils 41 höher wird
als der stromaufwärtsseitige
Druck, besteht keine Gefahr, dass Kältemittel auf der Stromabwärtsseite
in umgekehrter Richtung über den Ölzuführkanal
zu der Stromaufwärtsseite fließt. Der
Kältemittelrückfluss
kann also verhindert werden, ohne entlang des Ölzuführkanals ein Schließmittel
zum Schließen
des Kanals bereitstellen zu müssen.
- (6) Weil das Rückschlagventil 41 und
der Ölabscheider
in die Einheit 40 integriert ist, kann der Raum, wo die
beiden Komponenten eingebaut werden sollen, als Ganzes kleiner sein,
verglichen mit dem Fall, wo das Rückschlagventil und der Ölabscheider
getrennt voneinander bereitgestellt sind. Weiter: weil die Einheit 40 dazu
gedacht ist, an dem hinteren Gehäuse 4 montiert
zu werden, können
die Montage- und Wartungsarbeiten verbessert werden.
- (7) Das Rückschlagventil 41 ist
in dem Gehäuse 42 angeordnet,
und die Schmierölabscheidung wird
am Außenumfang
des Ventilgehäuses 43 durchgeführt, während der
Kältemittelrückfluss
im Innenumfang des Ventilgehäuses 43 verhindert wird.
Im Einzelnen ist das Ventilgehäuse 43 so konstruiert,
dass es für
die Schmierölabscheidungsfunktion
und die Kältemittelrückflussverhinderungsfunktion
gemeinsam genutzt wird. Dementsprechend kann die Zahl der Komponenten, die
in dem Verdichter zum Einsatz kommen, vermindert werden, wodurch
es möglich
wird, die Herstellungskosten zu verringern.
- (8) Das Ventilelement 45 ist so angeordnet, dass es
seine Hin- und Herbewegung geführt
durch die Innenumfangsseite des zylindrischen Gehäuses 43 mit
Boden ausführt,
und die Nuten 45A sind in dem Außenumfang des Ventilelementes 45 gebildet,
wodurch das aus dem unterhalb des Ventilelementes 45 gebildeten
Ventileinlass 43B fließende
Kältemittel
die Nuten 45A passiert, um den oberhalb des Ventilelementes 45 gebildeten
Ventilauslass 44A zu erreichen. In dem Fall, wo keine Nuten 45A in
dem Außenumfang
des Ventilelementes 45 gebildet sind, muss – da ja
das Kältemittel
das Ventilelement 45 nicht vertikal passieren kann – ein Loch
in der Umfangsfläche
des Ventilgehäuses 43 gebildet
werden, damit das Kältemittel
von der Innenseite zur Außenseite
des Ventilgehäuse 43 passieren
kann. Um zu verhindern, dass das aus der Einführungsöffnung 42B fließende Kältemittel über das
Loch in das Ventilgehäuse 43 eintritt,
muss in diesem Fall ferner ein externes Gehäuse zur Aufnahme des Ventilgehäuses 43 bereitgestellt
werden, so dass Kältemittel
und Schmieröl
um den Außenumfang
eines derartigen Gehäuses
rotieren können.
Im Gegensatz dazu sind in Einklang mit der vorliegenden Erfindung
die Nuten 45A an dem Ventilelement 45 ausgebildet,
so dass das Kältemittel
das Ventilelement 45 vertikal passieren kann, wodurch die Zahl
der zum Einsatz kommenden Komponenten verringert werden kann und
somit eine Senkung der Herstellungskosten ermöglich wird.
- (9) Weil die Kerbbereiche 45B sowie die Nuten 45A in
dem Ventilelement 45 gebildet sind, kann das Kältemittel
auch bei nach oben, in Anlage mit der Scheibe 44 geschobenem
Ventilelement 45 den Kerbbereich 45B passieren,
um den Ventilauslass 44A zu erreichen.
- (10) Wegen der gemeinsamen Nutzung der Scheibe 44 als
Glied sowohl zum Bilden der Trennkammer 42A als auch zum
Bilden der Ventilkammer 43A können die Produktionskosten – durch
Reduzierung der Zahl der Komponenten – gesenkt werden.
- (11) Der schräge
rückspringende
Bereich 42D ist in dem Gehäuse 42 bereitgestellt,
um entlang der Wandfläche
der Trennkammer 42 (der Innenumfangsfläche des Gehäuses 42) herabfallendes Schmieröl zu dem
Ausstoßkanal 42E zu
führen. Dadurch
kann das Schmieröl
mit Leichtigkeit in dem Ausstoßkanal 42E gesammelt
werden, und ferner kann der Verdichter C unter einer Neigung in
einem vorgegebenen Winkelbereich eingebaut werden.
- (12) Weil die Anordnung so getroffen ist, dass das Kältemittel
und das Schmieröl
um die Außenumfangsseite
des Ventilgehäuses 43 des
Rückschlagventils 41 rotieren,
kann die Länge
der Einheit 40 verringert werden, verglichen mit dem Fall, wo
der Ölabscheider
in Reihe auf der Stromaufwärtsseite
des Rückschlagventils
angeordnet ist, wodurch ferner der Einbauraumbedarf verringert werden
kann.
- (13) Wegen des Vorhandenseins der Einheit 40 in dem
Verdichter C, bei dem es sich um einen Verdichter mit veränderlicher
Leistung handelt, wird in dem Falle, dass die Menge an zirkulierendem Kältemittel
(die Ausstoßleistung)
verringert wird, das Rückschlagventil 41 die
Passage des Kältemittels
zwischen der Ausstoßkammer 22 und
dem externen Kältemittelkreislauf 50 sperren,
wodurch das Schmieröl
daran gehindert wird, in den externen Kältemittelkreislauf 50 abzufließen.
- (14) Ein Teil des Gaszuführkanals
zum Zuführen von
Kältemittel
in der Ausstoßkammer 22 in
die Kurbelkammer 5 ist so ausgebildet, dass er als Ölkanal zum
Zuführen
des von dem Ölabscheider abgeschiedenen
Schmieröls
zu der Kurbelkammer 5 dient, und das Steuerventil 30 ist
in der dazwischenliegenden Position in dem Gaszuführkanal
(dem Ölkanal) angeordnet,
um den Öffnungsgrad
des Kanals einzustellen. Ferner ist das Steuerventil 30 so
ausgebildet, dass die Ventilöffnung vergrößert wird,
wenn der Verdichter unter Kleinleistungsbedingungen arbeitet, wobei
die Menge an zirkulierendem Kältemittel
(Ausstoßleistung) vermindert
ist und die Menge an Kältemittel,
welches aus der Kompressionskammer 1b über den Spalt zwischen der
Zylinderbohrung 1a und dem Kolben 20 in die Kurbelkammer 5 leckt,
vermindert ist, so dass selbst bei Betrieb des Verdichters unter
Kleinleistungsbedingungen, wobei die der Kurbelkammer 5 zugeführte Schmierölmenge dazu
neigt, gemindert zu sein, das Schmieröl der Kurbelkammer 5 wirksam
zugeführt
werden kann über
den Ölzuführkanal,
dessen Öffnung
vergrößert ist.
Ferner kann die gemeinsame Anordnung der Verbindung des Gaszuführkanals
und des Ölkanals
die Konstruktion des Verdichters C vereinfachen.
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Zweite Ausführungsform
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Bei
einem Verdichter C gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion der in der ersten
Ausführungsform
zur Verwendung kommenden Einheit 40 modifiziert, während die übrigen Merkmale
des Verdichters gemäß der zweiten
Ausführungsform
identisch sind mit denjenigen des Verdichters gemäß der ersten
Ausführungsform.
Dementsprechend werden in den Figuren für gleiche Komponenten gleiche
Bezugsziffern verwendet und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Eine
Einheit 70 ist in einer Montageöffnung 22A montiert.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, umfasst
die Einheit 70 ein Rückschlagventil 71 und ein
im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 72 der Einheit
mit einem Boden zum Aufnehmen des Rückschlagventils 71.
Das Rückschlagventil 71 umfasst ein
im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 73 und eine Scheibe 74.
Das Ventilgehäuse 73 weist
einen einlassseitigen zylindrischen Bereich 73A auf, der sich
von der axial dazwischenliegenden Position bis zum Boden desselben
erstreckt, wobei der zylindrische Bereich 73A einen Durchmesser
aufweist, der kleiner ist als der eines oberen Bereichs des Ventilgehäuses 73.
Eine Ventilkammer 73B ist in dem oberen Bereich großen Durchmessers
des Ventilgehäuses 73 gebildet,
wobei der obere Endbereich des Ventilgehäuses 73 mit der Scheibe 74 bedeckt
ist. In dem Ventilgehäuse 73 ist
ein Ventilauslass 73C ausgebildet zum Bereitstellen einer
Verbindung zwischen der Ventilkammer 73B und dem Äußeren des
Ventilgehäuses 73.
Ein Stufenbereich 73D ist zwischen der Ventilkammer 73B und
dem einlassseitigen zylindrischen Bereich 73A des Ventilgehäuses 73 gebildet. Ein
Verbindungsloch 74A ist in der Scheibe 74 gebildet,
so dass das Innere und das Äußere der
Ventilkammer 73B miteinander kommunizieren gelassen werden.
Ein Ventilelement 75 ist in der Kammer 73B des
Ventilgehäuses 73 in
Axialrichtung hin- und herbeweglich aufgenommen. Das Ventilelement 75 ist zu
dem einlassseitigen zylindrischen Bereich 73A hin mittels
einer Ventilschließfeder 76 vorgespannt.
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Das
Ventilelement 75 weist eine zylindrische Gestalt mit einem
Boden auf. Das Ventilelement 75 ist so ausgebildet, dass
es, wenn es mittels der Ventilschließfeder 76 gegen den
Stufenbereich 73D gepresst wird, einen Durchlass zwischen
der Ventilkammer 73B und dem einlassseitigen zylindrischen
Bereich 73A schließt
(siehe 6).
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Ähnlich dem
Rückschlagventil 41 gemäß der ersten
Ausführungsform
wird ein Rückfluss
des Kältemittels
von der Stromabwärtsseite
(der Seite des externen Kältemittelkreislaufs 50)
zu der Stromaufwärtsseite
(der Seite der Ausstoßkammer 22)
eingestellt durch die Balance zwischen der Vorspannkraft des Ventilelementes 75 infolge
des Kältemitteldrucks auf
der Stromaufwärtsseite
des Rückschlagventils 71,
der Vorspannkraft gegen das Ventilelement 75 infolge des
Kältemitteldrucks
auf der Stromabwärtsseite
des Rückschlagventils 71 und
der Vorspannkraft der Ventilschließfeder 76.
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Eine
Trennkammer 72A ist im Inneren des Gehäuses 72 der Einheit
gebildet, und eine zylindrische vorspringende Wand 72B ist
sich oberhalb der Trennkammer 72A erstreckend bereitgestellt.
Ein Aufnahmeloch 72C ist an der Oberseite der Trennkammer 72A gebildet,
und das Rückschlagventil 71 ist
in das Aufnahmeloch 72C montiert. Eine Öffnung in dem oberen Ende der
vorspringenden Wand 72B fungiert als Ausstoßöffnung 72H zum
Ausstoßen
des Kältemittels
aus derselben. Es sei angemerkt, dass in den 5 und 6 der
Einfachheit halber ein Mechanismus zum festen Verbinden der Ausstoßöffnung 72H mit
dem Strömungsrohr 22B nicht
gezeigt ist.
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Der
einlassseitige zylindrische Bereich 73A des Rückschlagventils 71 ist
in das Aufnahmeloch 72C mit Presssitz gefügt und so
angeordnet, dass die Öffnung
am unteren Ende des einlassseitigen zylindrischen Bereichs 73A in
die Nähe
des Bodenbereichs der Trennkammer 72A reicht. Eine Einführungsöffnung 72D ist
in dem Gehäuse 72 der
Einheit gebildet zum Einführen
des Kältemittels
in der Ausstoßkammer 22 in
die Trennkammer 72A. Die Einführungsöffnung 72D und die
Ausstoßkammer 22 sind über einen
Einführungskanal 72E miteinander
verbunden. Die Einführungsöffnung 72D ist
entlang der Umfangsrichtung des Gehäuses 72 der Einheit
gebildet, so dass das in die Trennkammer 72A eingeführte Kältemittel
innerhalb der Trennkammer 72A rotiert. Weil der einlassseitige
zylindrische Bereich 73A in der Trennkammer 72A angeordnet
ist, rotiert das über
die Einführungsöffnung 72D in
die Trennkammer 72A eingeführte Kältemittel praktisch entlang
eines Spaltes zwischen der Innenumfangsfläche der Trennkammer 72A und
der Außenumfangsfläche des einlassseitigen
zylindrischen Bereichs 73A. In dem Kältemittel enthaltenes Schmieröl wird unter
der Wirkung von Zentrifugalkräften
von dem Kältemittel
abgetrennt, um sich an der Umfangsfläche der Trennkammer 72A zu
sammeln.
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Ferner
ist in dem Bodenbereich der Trennkammer 72A ein schräger rückspringender
Bereich 72F gebildet, und das gesammelte Schmieröl fällt entlang
der Umfangsfläche
der Trennkammer 72A herab und wird in dem tiefsten Bereich
des schrägen rückspringenden
Bereichs 72F mit Leichtigkeit gesammelt. Ein Ausstoßkanal 72G ist
in dem tiefsten Bereich des schrägen
rückspringenden
Bereichs 72F gebildet, um das so gesammelte Schmieröl aus der Einheit 70 auszustoßen, und
so wird das Schmieröl über den
Ausstoßkanal 72G,
einen Verbindungskanal 28 und ein Steuerventil 30 in
die Kurbelkammer 5 als Niederdruckbereich eingeführt. Ein Ölabscheider zum
Abtrennen eines Schmierölnebels
von dem den Schmierölnebel
enthaltenden Kältemittel
ist gebildet aus der Unterseite des Gehäuses 72 der Einheit
und dem einlassseitigen zylindrischen Bereich 73A. In diesem
Fall fungieren der Ausstoßkanal 72G,
der Verbindungskanal 28 und das Steuerventil 30 als Ölkanal zum
Zuführen
des von dem Ölabscheider
abgeschiedenen Schmieröls
zu der Kurbelkammer 5. Ferner dienen der Einführungskanal 72E,
die Einführungsöffnung 72D,
die Trenn kammer 72A und der Ausstoßkanal 72g als Teil
des Gaszuführkanals
zum Zuführen
des Kältemittels
in der Ausstoßkammer 22 in
die Kurbelkammer 5.
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Ferner
ist ein Ausstoßkanal
zum Verbinden der Ausstoßkammer 22 mit
dem externen Kältemittelkreislauf 50 gebildet
aus der Montageöffnung 22A, der
Einheit 70 und dem Strömungskanal 22B.
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Von
der Zylinderbohrung 1a in die Ausstoßkammer 22 ausgestoßenes Kältemittel
wird über
den Einführungskanal 72E und
die Einführungsöffnung 72D in
die Trennkammer 72A eingeführt. Eine Gasmischung aus Kältemittel
und Schmieröl
rotiert entlang des Spaltes zwischen der Umfangsfläche der Trennkammer 72A und
der Außenumfangsfläche des einlassseitigen
zylindrischen Bereichs 73A des Rückschlagventils 71.
Durch diese Rotation wird Schmieröl zentrifugal abgeschieden
und durch den schrägen
rückspringenden
Bereich 72F in den Ausstoßkanal 72G geführt, um über den
Verbindungskanal 28 und das Steuerventil 30 in
die Kurbelkammer 5 eingeführt zu werden.
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Das
von dem Schmieröl
abgetrennte Kältemittel
tritt über
den Innenumfang des einlassseitigen zylindrischen Bereichs 73A in
die Ventilkammer 73B ein. Hierbei schiebt das Kältemittel
das Ventilelement 75 nach oben, tritt in die Ventilkammer 73B ein,
nachdem es den zwischen dem Bodenbereich des Ventilelementes 75 und
dem Stufenbereich 73D gebildeten Spalt passiert hat, erreicht
das Äußere der
Ventilkammer 73B durch den Ventilauslass 73C und
tritt dann über
das Strömungsrohr 22B in
den externen Kältemittelkreislauf 50 ein,
um einen Wärmeaustausch durchzuführen.
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Wenn
die Vorspannkraft gegen das Ventilelement 75 infolge des
von der Stromaufwärtsseite
des Rückschlagventils 71 über den
Innenumfang des einlassseitigen zylindrischen Bereichs 73A übertragenen
Kältemitteldrucks
kleiner wird als die Summe der Vorspannkraft gegen das Ventilelement
infolge des von der Stromabwärtsseite über das
Verbindungsloch 74A übertragenen
Kältemitteldrucks
und der Vorspannkraft der Ventilschließfeder 46, unterbricht das
Ventilelement 75 die Verbindung zwischen der Ventilkammer 73B und
dem einlassseitigen zylindrischen Bereich 73A. Das heißt, das
Rückschlagventil 71 verhindert
einen Rückfluss
des Kältemittels
von der Stromabwärtsseite
(der Seite des externen Kältemittelkreislaufs 50)
zu der Stromaufwärtsseite
(der Seite der Ausstoßkammer 22).
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Mit
dieser Ausführungsform
können
neben den Effekten, welche zu den im Vorstehenden genannten Effekten
(1) bis (6), (11), (13) und (14) korrespondieren, die folgenden
Effekte erzielt werden.
- (15) Der Rotationsvorgang,
der notwendig ist, um das Schmieröl von dem Kältemittel abzutrennen, wird
durch Nutzung des einlassseitigen zylindrischen Bereichs 73A,
der integral geformt mit dem Ventilgehäuse 73 ausgebildet
ist, bewirkt. Anders ausgedrückt:
ein Teil des Rückschlagventils 71 wird
für den
Rotationsvorgang verwendet. Dementsprechend können die Herstellungskosten
vermindert werden, indem die Zahl der zum Einsatz kommenden Komponenten
vermindert wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die im Vorstehenden beschriebenen
Ausführungsformen begrenzt;
es können
die folgenden Modifikationen angewendet werden.
-
Die
Einheit 40 (oder 70) muss nicht so bereitgestellt
werden, dass sie von dem hinteren Gehäuse 4 nach außen vorsteht,
sondern sie kann so bereitgestellt werden, dass sie innerhalb des
hinteren Gehäuses 4 untergebracht
ist.
-
Die
Einheit 40 (oder 70) kann in der Ausstoßkammer 22 bereitgestellt
sein. Im Einzelnen kann die Einheit 40 (oder 70)
an das hintere Gehäuse 4 montiert
werden, bevor das hintere Gehäuse 4 mit
der Ventilbildungseinheit 3 gefügt wird, so dass die Einheit 40 (oder 70)
nach Komplettierung des Gehäuses nicht
abmontiert werden kann. Im Gegensatz dazu wird das Gehäuse des
Verdichters C komplettiert durch Zusammenbauen des Zylinderblocks 1,
des vorderen Gehäuses 2 und
der Ventilbildungseinheit 3, und im Anschluss daran kann
das hintere Gehäuse 4 von
der Außenseite
des so komplettierten Gehäuses
her nachgerüstet
werden. Wenn das hintere Gehäuse
nachgerüstet
wird, können
gute Wartungseigenschaften erzielt werden.
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Von
dem Kältemittel
abgeschiedenes Schmieröl
kann der Saugkammer 21, der Saugöffnung 21A oder dem
Strömungsrohr 21B zugeführt werden,
die als Niederdruckbereich fungieren. Der Saugkammer 21,
der Saugöffnung 21A oder dem Strömungsrohr 21B zugeführtes Schmieröl wird zusammen
mit Kältemittel
infolge der Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 in die
Zylinderbohrung 1a gesaugt, um so das Innere der Zylinderbohrung 1a zu schmieren.
Sodann wird ein Teil des Schmieröls über den
Spalt zwischen der Zylinderbohrung 1a und dem Kolben 20 in
die Kurbelkammer 5 lecken, um dadurch gleitbewegliche Komponenten
von Mechanismen im Inneren der Kurbelkammer 5 zu schmieren.
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Von
dem Kältemittel
abgeschiedenes Schmieröl
kann direkt der Kurbelkammer 5 zugeführt werden, ohne das Steuerventil 30 zu
passieren. In diesem Falle wird die Menge an Schmieröl zur Verwendung
für die
Schmierung der gleitbeweglichen Komponenten der Mechanismen in der
Kurbelkammer 5 erhöht,
um dadurch die Wirksamkeit der Schmierung zu verbessern, verglichen
mit dem Fall, in dem das Schmieröl über das
Steuerventil 30 so zugeführt wird.
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Der Ölkanal und
der Gaszuführkanal
können getrennt
voneinander bereitgestellt sein.
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Der
schräge
rückspringende
Bereich 42D (oder 72F) muss nicht immer bereitgestellt
sein.
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Das
Gehäuse 42 (oder
das Gehäuse 72 der Einheit)
kann getrennt von dem hinteren Gehäuse 4 ausgebildet
sein oder integriert mit demselben ausgebildet sein. Im Einzelnen
kann das Gehäuse 42 (oder
das Gehäuse 72 der
Einheit) integral geformt mit dem hinteren Gehäuse 4 ausgebildet
sein. Wenn das Rückschlagventil 41 (oder 71)
so konstruiert ist, dass es im Inneren des Gehäuses 42 (oder des
Gehäuses 72 der
Einheit) von der Außenseite
des hinteren Gehäuses 4 her
montiert wird, können
auch in diesem Fall die Montage- und
Wartungsarbeiten ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden.
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Das
Rückschlagventil 71 und
der Ölabscheider
können
separat in dem Gehäuse 72 der
Einheit bereitgestellt sein, ohne die Verwendung einer Komponente,
welche den beiden Komponenten gemein ist. Beispielsweise wird der
einlassseitige zylindrische Bereich 73A von dem Ventilgehäuse 73 getrennt und
der so getrennte einlassseitige zylindrische Bereich 73A wird
dann getrennt von dem Rückschlagventil 71 in
dem Aufnahmeloch 72C befestigt.
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Anstelle
der Konstruktion, bei der die Kurvenscheibe (Taumelscheibe 12)
gemeinsam mit der Antriebswelle 6 rotiert, kann eine Konstruktion
für den Verdichter
C verwendet werden, bei der eine Kurvenscheibe auf einer Antriebswelle
relativ drehbar gehalten ist, so dass die Scheibe taumeln kann,
oder es kann ein Verdichter vom Taumelplatten-Typ verwendet werden.
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Es
kann ein Gelenkmechanismus 13 verwendet werden, umfassend
einen ersten Arm, der an der Taumelscheibe 12 bereitgestellt
ist, einen zweiten Arm, der an der Stützplatte 11 bereitgestellt
ist, ein Führungsloch,
welches entweder in dem ersten oder in dem zweiten Arm gebildet
ist, ein Montageloch, welches in dem jeweils anderen Arm gebildet ist,
und einen Stift, der das Montageloch durchgreift und einen Vorsprung
aufweist, der in das Führungsloch
eingefügt
wird.
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Der
Steuercomputer 30 muss nicht der im Vorstehenden genannte
Steuercomputer oder ein Computer vom Typ externe Steuerung sein,
wobei der Computer von einer externen Vorrichtung, z.B. der Antriebsschaltung,
gesteuert wird, sondern kann ein Computer vom Typ interne Steuerung
sein, bei dem eine vollständig
autonome Steuerung durchgeführt
wird.
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Der
Verdichter C kann ein Verdichter mit unveränderlicher Leistung sein, wobei
der Hub des Kolbens 20 nicht verändert werden kann.
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Der Ölabscheider
kann stromabwärts
des Rückschlagventils 71 angeordnet
sein. In diesem Fall ist es wünschenswert,
ein Schließmittel
entlang dem Ölkanal
bereitzustellen.
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Als
nächstes
werden technische Konzepte sowie deren Wirksamkeit beschrieben,
die verschieden sind von den verschiedenen Aspekten der vorliegenden,
hierin beanspruchten Erfindung, welche aus den Ausführungsformen
erkennbar sind.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung sind das Rückschlagventil
und der Ölabscheider
als separate Einheiten bereitgestellt. In diesem Fall kann der Freiheitsgrad
bei der Anordnung der einzelnen Komponenten verbessert sein, weil
die Komponenten als separate Einheiten bereitgestellt sind.
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Wie
im Vorstehenden beschrieben, kann in Einklang mit der vorliegenden
Erfindung bei dem Verdichter der Rückfluss des Kältemittels
von dem externen Kältemittelkreislauf
zu der Ausstoßkammer
verhindert und ferner der Ausstoß des Schmieröls in den externen
Kältemittelkreislauf
unterdrückt
werden.