DE60113597T2 - Schmiervorrichtung für Schiefscheibenverdichter - Google Patents

Schmiervorrichtung für Schiefscheibenverdichter Download PDF

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Masaki Kariya-shi Aichi-ken Ota
Ken Kariya-shi Aichi-ken Suitou
Tomoji Kariya-shi Aichi-ken Tarutani
Kazuya Kariya-shi Aichi-ken Kimura
Ryo Kariya-shi Aichi-ken Matsubara
Taku Kariya-shi Aichi-ken Adaniya
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/109Lubrication

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Bereich der Erfindung
  • 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.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte zeichnerische Darstellung näher beschrieben; in der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine querschnittliche Darstellung, welche einen Verdichter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2 eine vergrößerte querschnittliche Darstellung, welche einen Hauptteil des Verdichters gemäß der ersten Ausführungsform mit dem Ventil in Geschlossenstellung zeigt;
  • 3 eine vergrößerte Draufsicht, welche das Ventilelement des Verdichters gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, gesehen von oben;
  • 4 eine vergrößerte querschnittliche Darstellung, welche den Hauptteil des Verdichters gemäß der ersten Ausführungsform mit dem Ventil in Offenstellung zeigt;
  • 5 eine vergrößerte querschnittliche Darstellung, welche einen Hauptteil eines Verdichters gemäß einer zweiten Ausführungsform mit dem Ventil in Offenstellung zeigt;
  • 6 eine vergrößerte querschnittliche Darstellung, welche den Hauptteil des Verdichters gemäß der zweiten Ausführungsform mit dem Ventil in Geschlossenstellung zeigt; und
  • 7 eine querschnittliche Darstellung, welche einen Hauptteil eines Verdichters nach dem Stand der Technik zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein externer Kältemittelkreislauf 50 ist zwischen die Saugöffnung 21A und die Ausstoßöffnung 42F geschaltet.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im Folgenden wird nun die Funktionsweise des Verdichters erläutert, der wie im Vorstehenden beschrieben aufgebaut ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zweite Ausführungsform
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Ölkanal und der Gaszuführkanal können getrennt voneinander bereitgestellt sein.
  • Der schräge rückspringende Bereich 42D (oder 72F) muss nicht immer bereitgestellt sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Verdichter C kann ein Verdichter mit unveränderlicher Leistung sein, wobei der Hub des Kolbens 20 nicht verändert werden kann.
  • Der Ölabscheider kann stromabwärts des Rückschlagventils 71 angeordnet sein. In diesem Fall ist es wünschenswert, ein Schließmittel entlang dem Ölkanal bereitzustellen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Verdichter, umfassend: ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit einer Kompressionskammer (1b), einer Ausstoßkammer (22) und einer Saugkammer (21), wobei ein Kältemittel von der Saugkammer (21) in die Kompressionskammer (1b) gesaugt und von der Kompressionskammer (1b) in die Ausstoßkammer (22) ausgestoßen wird; ein bewegliches Glied (20) zum Komprimieren des Kältemittels in der Kompressionskammer (1b); einen Ausstoßkanal (42C, 42B, 42A, 42E; 72E, 72D, 72A, 72H), der die Ausstoßkammer (22) mit einem externen Kältemittelkreislauf (50) verbindet; und einen Saugkanal (21A, 21B), der die Saugkammer (21) mit dem externen Kältemittelkreislauf (50) verbindet; wobei ein Rückschlagventil (41; 71), welches einen Rückfluss des Kältemittels von dem externen Kältemittelkreislauf (50) zu der Ausstoßkammer (22) verhindert, ein Ölabscheider (42, 43; 72, 73), der einen in dem Kältemittel enthaltenen Schmierölnebel aus dem Kältemittel abscheidet, und ein Ölkanal (42E, 28, 30; 72G, 28, 30), der das abgeschiedene Schmieröl in einen Niederdruckbereich in dem Verdichter einführt, in der Ausstoßkammer oder in dem Ausstoßkanal bereitgestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (41; 71) und der Ölabscheider (42, 43; 72, 73) integral als eine Einheit angeordnet sind; dass die Einheit das Rückschlagventil (41; 71) und ein Gehäuse (42; 72), in dem das Rückschlagventil (41, 71) untergebracht ist, umfasst, wobei das Gehäuse (42, 72) einen im Wesentlichen zylindrischen Bereich aufweist mit einer Einlassöffnung (42B; 72D) zum Einführen des Kältemittels in das Gehäuse (42, 72), derart, dass das Kältemittel um eine Achse des Gehäuses (42, 72) rotiert, wobei das Gehäuse (42; 72) ferner einen Auslass (42F; 72H) für das Kältemittel, welches das Rückschlagventil (41; 71) passiert, nachdem das Kältemittel von dem Schmieröl getrennt worden ist, und einen Auslass (42E; 72G) für das aus dem Kältemittel abgeschiedene Schmieröl aufweist, und dass der Ölabscheider (42, 43; 72, 73) von einer Innenumfangsfläche des Gehäuses (42; 72) und einer Außenumfangsfläche des Rückschlagventils (41; 71) gebildet ist.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, wobei der Ölabscheider (42, 43; 72, 73) stromaufwärts des Rückschlagventils (41; 71) angeordnet ist.
  3. Verdichter nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil (41; 71) umfasst: ein Ventilgehäuse (43; 73) mit einem Ventilsitz, ein in dem Ventilgehäuse (43; 73) angeordnetes Ventilelement (45; 75) und ein treibendes Glied (46; 76), welches das Ventilelement (45; 75) elastisch zu dem Ventilsitz hin treibt, wobei das Ventilgehäuse (43; 73) an dem Gehäuse (42; 72) befestigt ist.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, wobei das Ventilelement (45) eine Außenumfangsfläche und mindestens eine sich axial in der Außenumfangsfläche erstreckende Nut (45A) aufweist.
  5. Verdichter nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (1, 2, 3, 4) eine Struktur aufweist, an der das Gehäuse (42; 72) der Einheit montiert ist.
  6. Verdichter nach Anspruch 1, wobei der Verdichter ein Verdichter mit veränderlicher Leistung ist, umfassend eine in dem Gehäuse (1, 2, 3, 4) gebildete Kurbelkammer (5), eine in der Kurbelkammer (5) drehbar gehaltene Antriebswelle (6), eine Taumelscheibe (12), welche durch die Antriebswelle (6) zu einer Rotationsbewegung angetrieben wird und von der Antriebswelle (6) so gehalten ist, dass sich ihr Neigungswinkel relativ zu der Antriebswelle (6) verändert, einen Kolben (20) als das beweg liche Glied, welches mit der Taumelscheibe (12) operativ gekoppelt ist, eine Zylinderbohrung (1a), welche den Kolben (20) hin- und herbeweglich aufnimmt und in der die Kompressionskammer (1b) durch den Kolben (20) gebildet wird, einen Gasabzweigkanal (27) zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen der Saugkammer (21) und der Kurbelkammer (5) und ein Steuerventil (30) zum Steuern eines Drucks in der Kurbelkammer (5), um den Hub des Kolbens (20) zu verändern.
  7. Verdichter nach Anspruch 6, wobei der Niederdruckbereich die Kurbelkammer (5) ist und wobei das durch den Ölabscheider (42, 43; 72, 73) abgeschiedene Schmieröl der Kurbelkammer (5) über den Ölkanal (42E, 28, 30; 72G, 28, 30) zugeführt wird.
  8. Verdichter nach Anspruch 7, wobei das Steuerventil (30) den Öffnungsgrad des Ölkanals (42E, 28, 30; 72G, 28, 30) einstellt, um durch den Ölabscheider (42, 43; 72, 73) abgeschiedenes Schmieröl der Kurbelkammer (5) zuzuführen, und den Druck in der Kurbelkammer (5) verändert, um den Hub des Kolbens (20) zu verändern.
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