JP2005330855A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可変容量型の圧縮機において、オイル分離器により分離された潤滑オイルを軸封装置及び軸受に良好に供給することができるようにした圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor capable of satisfactorily supplying lubricating oil separated by an oil separator to a shaft seal device and a bearing in a variable capacity compressor.
従来、圧縮機にあって、回転軸(駆動軸)を軸支する軸受には、焼付防止のため、潤滑油が供給されている。例えば特許文献1に示されるような構成のものがある。即ち、駆動軸6の先端側に設けられたリップシール10と滑り軸受7とにより区画された隔離空間9aに、フロントハウジング2に穿設した潤滑オイル通路2bが接続され、クランク室5からオイルが該通路2bを通して前記隔離空間9aに供給され、各リップシール10と、滑り軸受7を潤滑する。そして、そのオイルを隔離空間9aによりクランク室5へ戻すための潤滑オイル通路6aが回転軸6に形成されている。
前記した特許文献1では、クランク室内で回転部材(12,13等)により攪拌された潤滑オイルと冷媒の混濁した液体が隔離空間9aに導入され、あるいは内壁面に付着した潤滑オイルが重力の作用によって導入されるのみであるから、各潤滑部位に安定し且つ充分な潤滑オイルが供給されない不都合があり、潤滑オイル不足から焼付等の問題が起きていた。
In the above-mentioned
そこで、この発明は、オイル分離器で分離された潤滑オイルの供給を効率良く軸封装置や滑り軸受に導入することを課題としている。 Accordingly, an object of the present invention is to efficiently introduce the supply of the lubricating oil separated by the oil separator into the shaft seal device or the slide bearing.
上記課題を達成するために、この発明に係る圧縮機は、外部より回転力が伝達され、回転される駆動軸と、この駆動軸の回転により少なくとも揺動される斜板と、この斜板により往復動されるピストンとを備えた圧縮機において、圧縮機の吐出流体が流れる吐出流路に設けられ、冷媒から潤滑オイルを分離するオイル分離器と、前記駆動軸の後方に設けられ、前記オイル分離器により分離された潤滑オイルが供給され、当該駆動軸に装着のシール構造により閉じられた第1の隔離空間と、前記駆動軸の前方に設けられ、軸封装置により圧縮機外部と区画され、かつ前記した駆動軸後方のシール構造とは別体のシール構造によって前記クランク室と区画された第2の隔離空間と、前記第1の隔離空間と前記第2の隔離空間と連通する潤滑オイル導入流路と、前記第2の隔離空間から前記クランク室へ連通する還流流路とより成ることにある(請求項1)。 In order to achieve the above object, a compressor according to the present invention comprises a drive shaft to which rotational force is transmitted from the outside and rotated, a swash plate that is at least swung by the rotation of the drive shaft, In a compressor provided with a reciprocating piston, an oil separator that is provided in a discharge passage through which a discharge fluid of the compressor flows, and that separates lubricating oil from refrigerant, and is provided behind the drive shaft, the oil Lubricating oil separated by the separator is supplied, and the first isolation space closed by a seal structure attached to the drive shaft is provided in front of the drive shaft, and is separated from the outside of the compressor by the shaft seal device. And a second isolation space partitioned from the crank chamber by a seal structure separate from the seal structure behind the drive shaft described above, and a lubricating oil communicating with the first isolation space and the second isolation space And Iriryu path, is more made that a return channel communicating from said second isolated space to the crank chamber (claim 1).
これにより、オイル分離器で強制的に分離された潤滑オイルが第1の隔離空間に流入されて、シール構造となる軸受を潤滑し、さらに潤滑オイル導入流路を介して第2の隔離空間内に流入する。そこで、軸封装置を潤滑すると共に、前方側のシール構造となる軸受を潤滑する。そして、潤滑オイルは還流流路からクランク室内に戻される。このように、吐出圧がかかるオイル分離器とクランク室との圧力差により、潤滑オイルに流動性が与えられる。 As a result, the lubricating oil forcibly separated by the oil separator flows into the first isolation space, lubricates the bearing that forms the seal structure, and further passes through the lubricating oil introduction flow path to the second isolation space. Flow into. Therefore, the shaft seal device is lubricated, and the bearing serving as the seal structure on the front side is lubricated. Then, the lubricating oil is returned from the return flow path to the crank chamber. Thus, fluidity is imparted to the lubricating oil by the pressure difference between the oil separator and the crank chamber to which the discharge pressure is applied.
前記還流流路はフロントヘッドあるいは前記駆動軸のどちらか一方に形成したことにある(請求項2)。これにより、潤滑オイルに圧力差が付加されることから、潤滑オイルを確実に軸封装置等に供給できる。 The reflux flow path is formed in either the front head or the drive shaft. Thereby, since a pressure difference is added to lubricating oil, lubricating oil can be reliably supplied to a shaft seal device etc.
前記オイル分離器と前記第1の隔離空間との間の潤滑オイル流路に絞りが設けられている(請求項3)。これにより、潤滑オイル圧を減圧することができる。前記シール構造として前記駆動軸を支える軸受がシールを兼ね備えている(請求項4)。前記駆動軸を支える軸受には潤滑油導入流路から潤滑オイルが供給される(請求項5)。 また、前記駆動軸を支える軸受として滑り軸受が用いられる(請求項6)。さらにまた、前記潤滑油導入流路は、駆動軸とは別体で、当該駆動軸内に設けられた中空軸であっても良い(請求項7)。 A throttle is provided in the lubricating oil flow path between the oil separator and the first isolation space (Claim 3). Thereby, the lubricating oil pressure can be reduced. As the seal structure, a bearing that supports the drive shaft also has a seal. Lubricating oil is supplied to the bearing supporting the drive shaft from the lubricating oil introduction flow path. In addition, a sliding bearing is used as a bearing for supporting the drive shaft. Furthermore, the lubricating oil introduction channel may be a hollow shaft provided separately from the drive shaft and provided in the drive shaft.
前記潤滑オイル導入流路には潤滑オイル圧送用のポンピング機構が設けられている(請求項8)。これにより、潤滑オイルの流動性が高められる。前記ポンピング機構は、前記駆動軸端に設けた翼列である(請求項9)。 The lubricating oil introduction flow path is provided with a pumping mechanism for lubricating oil pressure feeding. Thereby, the fluidity | liquidity of lubricating oil is improved. The pumping mechanism is a blade row provided at the end of the drive shaft.
前記軸封装置はメカニカルシール(請求項10)や、リップシール(請求項11)が採用されている。このメカニカルシールは、その摺動部材の少なくとも一部に焼成炭素系の材料あるいは炭化珪素系の材料が用いられている(請求項12)。リップシールは、その摺動部材の少なくとも一部にフッ素樹脂材料あるいは水素添加ニトリルゴム系材料が用いられている(請求項13)。 The shaft seal device employs a mechanical seal (Claim 10) or a lip seal (Claim 11). In this mechanical seal, a calcinated carbon-based material or a silicon carbide-based material is used for at least a part of the sliding member. In the lip seal, a fluororesin material or a hydrogenated nitrile rubber-based material is used for at least a part of the sliding member.
前記滑り軸受はスラスト荷重とラジアル荷重を受けることができる(請求項14)、その構成は、環状部材と筒状部材を組み合わせることによりスラスト兼ラジアル荷重を受けるようにしている(請求項15)。 The sliding bearing can receive a thrust load and a radial load (Claim 14), and the structure receives the thrust and radial load by combining an annular member and a cylindrical member (Claim 15).
前記第1の隔離空間を画成する滑り軸受に、スラストギャップを解消する弾性体が当接され(請求項16)、また弾性材料が当接されている(請求項17)。 An elastic body that eliminates the thrust gap is in contact with the sliding bearing that defines the first isolation space (claim 16), and an elastic material is in contact (claim 17).
この圧縮機に用いられる圧縮媒体が二酸化炭素であるし(請求項18)、また潤滑オイルはポリアルキレングリコール系の基油であるし(請求項19)、さらに圧縮機はクラッチレス圧縮機である(請求項20)。 The compression medium used in this compressor is carbon dioxide (Claim 18), the lubricating oil is a polyalkylene glycol base oil (Claim 19), and the compressor is a clutchless compressor. (Claim 20).
以上のように、この発明によれば、オイル分離器によって分離された潤滑オイルはクランク室を介さずに直接軸封装置等に導くことができる。第1及び第2の隔離空間および潤滑オイル導入流路をクランク室と区画すると共に、還流流路を持つことから、潤滑オイルに吐出圧とクランク室圧との圧力差が持たされ、潤滑オイルに流動性を与えることができる。したがって、潤滑オイルのオイル量の確保のみならず流動性が確保されるので、軸封装置や軸受の摺動による発生熱をクランク室へ輸送・放散することができる。これにより、軸封装置や軸受の耐摩耗性が著しく向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the lubricating oil separated by the oil separator can be directly guided to the shaft seal device or the like without going through the crank chamber. Since the first and second isolation spaces and the lubricating oil introduction flow path are separated from the crank chamber and have a return flow path, the lubricating oil has a pressure difference between the discharge pressure and the crank chamber pressure. It can give fluidity. Therefore, not only the amount of lubricating oil but also fluidity is ensured, so that the heat generated by the sliding of the shaft seal device and the bearing can be transported and dissipated to the crank chamber. Thereby, the wear resistance of the shaft seal device and the bearing can be remarkably improved.
以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図3において、圧縮機の一例として冷凍サイクルに用いられるクラッチレスの可変容量型圧縮機が示されている。この圧縮機は、シリンダブロック1と、このシリンダブロック1のリア側(図中、右側)にバルブプレート2を介して組み付けられたリアヘッド3と、シリンダブロック1を覆うように組付けられ、シリンダブロックのフロント側(図中、左側)でクランク室4を画成するフロントヘッド5とを有して構成されている。これらフロントヘッド5、バルブプレート2、及び、リアヘッド3は、締結ボルト6により軸方向に締結され、圧縮機のハウジングを構成している。
1 to 3, a clutchless variable displacement compressor used in a refrigeration cycle is shown as an example of a compressor. The compressor is assembled so as to cover the
フロントヘッド5とシリンダブロック1とによって画成されるクランク室4には、一端がフロントヘッド5から突出する駆動軸7が収容されている。この駆動軸7のフロントヘッド5から突出した部分には、ボルト8によって軸方向に固定された駆動プーリ9が、フロントヘッド5の円筒部5aにベアリング10を介して回転自在に外嵌されている。
A crank chamber 4 defined by the
また、この駆動軸7の先端側は、フロントヘッド5との間に設けられた軸封装置11を介してフロントヘッド5との間が気密よく封じられると共に滑り軸受12にて回転自在に支持されており、駆動軸7の後端側は、シリンダブロック1の支持凹部13に収容された滑り軸受14にて回転自在に支持されている。
前記軸封装置11は、メカニカルシール又はリップシールが用いられ、メカニカルシールの場合、その摺動部の一方に焼成炭素の材料あるいは炭化珪素系が採用されている。ここでは、摺動部の一方(固定側)がフロントヘッド5と一体に設けられている。またリップシールの場合、その摺動部の一方にフッ素樹脂系の材料あるいは水素添加ニトリルゴム系材料が採用される。なお、前記軸封装置11及び滑り軸受12,14に対するオイルの供給手段を下記に改めて説明する。
The front end of the
The
また、前記滑り軸受12,14は、円筒部材(管状部材)12a,12a及び14a,14aが前記駆動軸7の外周に摺動可能に2つ軸方向に直列に配されてラジアル荷重を受けると共に、前方側の滑り軸受12では、その軸封装置側に環状(円板状)部材12bが配され、スラスト荷重を受けている。
The sliding
また、後方側の滑り軸受14では、そのリアヘッド側に環状(円板状)部材14bが配され、スラストギャップを解消するためのコイルスプリング63が当接しており、やはりスラスト荷重を受けている。前記した滑り軸受12,14の素材については、公知の材質を用いることができるもので、その材質を開示しない。
Further, in the rear sliding bearing 14, an annular (disc-shaped)
シリンダブロック1には、前記滑り軸受14が収容される支持凹部13と、この支持凹部13を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア16とが形成されており、それぞれのシリンダボア16には、片頭ピストン17が往復摺動可能に挿入されている。
The
前記駆動軸7には、クランク室4内において、該駆動軸7と一体に回転するスラストフランジ18が固定されている。このスラストフランジ18には、リンク部材20を介して斜板21が連結されている。
A
斜板21は、駆動軸7に形成の長穴22内に挿入の支軸29を中心に傾動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ18の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板21は、その周縁部分が前後に設けられた一対のシュー23を介して片頭ピストン17の係合部17bに係留されている。
The
したがって、駆動軸7が回転すると、これに伴って斜板21が回転し、この斜板21の回転運動がシュー23を介して片頭ピストン17の直線往復運動に変換され、シリンダボア16内においてピストン17とバルブプレート2とにより画成される圧縮室24の容積が変更されるようになっている。なお、前記斜板21を支える支軸29はスプリング36によりシリンダブロック1方向に付勢されている。
Accordingly, when the
リアヘッド3には、吸入室25とこの吸入室25の周囲に連続的に形成された吐出室26とが画成され、バルブプレート2には、吸入室25と圧縮室24とを図示しない吸入弁を介して連通する吸入孔27と、吐出室26と圧縮室24とを図示しない吐出弁を介して連通する吐出孔28とが形成されている。
The
また、リアヘッド3には、クランク室内の圧力を制御する圧力制御弁30が装着されており、この圧力制御弁30に吐出圧側と接続の吐出圧側接続通路40、クランク室4と接続のクランク室接続通路41及び吸入室25と接続の吸入圧側接続通路42が接続されている。この圧力制御弁30によってクランク室圧を制御することでピストンストローク、即ち吐出容量を調節するようにしている。
The
ここで、ピストンストロークは、ピストン17の前面にかかる圧力、即ち圧縮室の圧力(シリンダボア内の圧力)と、ピストンの背面にかかる圧力、即ちクランク室4内の圧力(クランク室圧Pc)との差圧によって決定されるもので、クランク室圧を高くすれば、圧縮室とクランク室4との差圧が小さくなるので、斜板21の傾斜角(揺動角)が小さくなり、ピストンストロークは小さくなる。逆に、クランク室圧を低くすれば、圧縮室24とクランク室4との差圧が大きくなるので、斜板21の傾斜角(揺動角)が大きくなり、ピストンストロークは大きくなる。
Here, the piston stroke is the pressure applied to the front surface of the
さらに、リアヘッド3には、吐出室26に吐出した吐出冷媒ガスに混在しているオイルを分離する遠心分離式のオイル分離器31が設けられている。このオイル分離器31は、吐出室26からの吐出流路32にオイル分離室33を備えているもので、このオイル分離室33を上下方向に延びる空間によって形成し、その内部に上方から下方に向けて分離筒34を挿入して構成されている。
Further, the
したがって、吐出室26から吐出流路32を介して側方からオイル分離室33に吐出冷媒ガスが導入され、この導入された吐出冷媒ガスは、分離筒34の周りを旋回しながら下方へ導かれ、その過程において混在している潤滑オイルが分離されるようになっている。そして、潤滑オイルが分離された吐出冷媒ガスは、分離筒34を介してオイル分離器31の上端に形成された吐出流路35から送出し、分離された潤滑オイルは、下記するオイル供給手段を介して前記軸封装置11及び前記滑り軸受12,14に供給される。即ち、オイルは、オイル分離室33の底部に形成された潤滑オイル流路37を介して流出し、オイル分離室33より下方に配されたオイル溜り室38に貯められるようになっている。
Accordingly, the discharge refrigerant gas is introduced from the
このオイル溜り室38は、吸入室25の内側、即ち、リアヘッド3の中央部に設けられているもので、シリンダブロック1とバルブプレート2とを固定するためのボルト39が収容され、このボルト39には、軸方向に絞りとなる通孔39aが形成され、該通孔39aが第1の隔離空間50に開口している。したがって、オイルは第1の隔離空間50に流されるが、その際に通孔39aの絞り作用にて潤滑オイルの圧力が低下される。
The
第1の隔離空間50は前記した支持凹部13と、駆動軸7の後端と、前記したシール構造となる滑り軸受14とで囲まれる空間で、潤滑オイルが満たされている。この潤滑オイルは滑り軸受14を潤滑すると共に、潤滑オイル導入流路51に流入する。
The
潤滑オイル導入流路51は、中心に縦孔52を持つ中空軸53等で構成され、前記中空軸53は、前記駆動軸7の中心に形成の縦孔54に挿入されている。この潤滑オイル導入流路51を介してオイルを他の部位に流すために翼列56が前記駆動軸7の後端に設けられ、駆動軸7の回転に伴って回転されてポンプ作用が行われる。なお、前記中空軸53は、図4,図5に示すように駆動軸7にねじ込まれ、または圧入されている。
The lubricating oil
潤滑オイル導入流路51の左端は、駆動軸7に穿設した穿設孔57となっており、その枝孔58a,58b,58cが前記したシール構造となる滑り軸受12及び軸封装置11等により構成される第2の隔離空間60に連通している。この第2の隔離空間60は、潤滑オイル導入流路51を介して供給される潤滑オイルが満たされ、この潤滑オイルが軸封装置11を潤滑する。
The left end of the lubricating
第2の隔離空間60内の潤滑オイルに流れを与えるために、前述の滑り軸受12の外周に添ってフロントヘッド5に形成の還流流路61が圧力の低い前記クランク室4まで伸び、第2の隔離空間60内のオイルを圧力差によりクランク室4内に流している。このために、第2隔離空間60の圧力が第1の隔離空間50の圧力よりも低下して、オイルに流れが与えられる。なお、還流流路61として、前記実施例と異なり、図示しないが、駆動軸7又は滑り軸受12に形成しても良い。
In order to give a flow to the lubricating oil in the
図4,図5において、この発明の第2,第3の実施例が示されている。図4に示す例では、潤滑オイル導入流路51を構成する中空軸53が、その先端に設けられたねじ筒65にて駆動軸7にねじ込まれて取付られる実施例が示され、また滑り軸受12は、複数の筒状(管状)部材12aが駆動軸7とフロントヘッド5との間に設けられ、ラジアル荷重を受け、複数の環状(円板状)部材12bがフロントヘッド5とスラストフランジ18との間に設けられ、スラスト荷重を受けて、荷重の性質ごとに分担を図っている。
そして、潤滑オイル導入流路51を介して送られる潤滑オイルは、穿設孔57から各枝孔58a,58bを介して筒状部材12a、環状部材12bに送られ、また枝孔58cを介して軸封装置11にも送られる。
4 and 5, second and third embodiments of the present invention are shown. In the example shown in FIG. 4, an embodiment is shown in which the
The lubricating oil sent through the lubricating
図5に示す例では、潤滑オイル導入流路51を構成する中空軸53が、その先端を駆動軸7に圧入して取付られる実施例が示され、また、滑り軸受12は、複数の筒状(管状)部材12aと、その前後に配された複数の環状(円板状)部材12bとを組み合わせてスラスト及びラジアル荷重を受ける構成としている。この実施例2,3において、その他の部分は前述の実施例1と同一のため同一の番号を付して説明を省略する。
In the example shown in FIG. 5, an embodiment is shown in which the
図6,図7において、この発明の第4,5の実施例が示されている。図6に示す例では、スラストギャップを解消するためのバネ荷重を発生させるために、滑り軸受14の環状部材14bにゴム等の弾性材料66が設けられている。また図7に示す例では、ラジアル及びスラスト荷重を受ける滑り軸受14の端に直接コイルスプリング63が設けられ、スラストギャップの解消を図っている。また前述した潤滑オイル導入流路51内を流れる潤滑オイルの流動性の向上のために、ポンプ作用をなすネジ加工67が施されている。その他の部分は実施例1と同一のため同一の番号を付して説明を省略する。なお、前述のコイルスプリング63に代わってコニカルワッシャ等のバネ座金でも良い。
6 and 7, fourth and fifth embodiments of the present invention are shown. In the example shown in FIG. 6, an
1 シリンダブロック
2 バルブプレート
3 リアヘッド
4 クランク室
5 フロントヘッド
7 駆動軸
12 滑り軸受
12a 円筒部材
12b 環状部材
14 滑り軸受
14a 円筒部材
14b 環状部材
16 シリンダボア
17 片頭ピストン
18 スラストフランジ
21 斜板
25 吸入室
26 吐出室
29 支軸
30 圧力制御弁
31 オイル分離器
33 オイル分離室
35 吐出流路
37 潤滑オイル流路
50 第1の隔離室
51 潤滑オイル導入流路
53 中空軸
56 翼列
57 穿設孔
58a,58b,58c 枝孔
61 還流流路
63 コイルスプリング
65 ねじ筒
66 弾性材料
67 ネジ加工
DESCRIPTION OF
Claims (20)
この駆動軸の回転により少なくとも揺動される斜板と、
この斜板により往復動されるピストンとを備えた圧縮機において、
圧縮機の吐出流体が流れる吐出流路に設けられ、冷媒から潤滑オイルを分離するオイル分離器と、
前記駆動軸の後方に設けられ、前記オイル分離器により分離された潤滑オイルが供給され、当該駆動軸に装着のシール構造により閉じられた第1の隔離空間と、
前記駆動軸の前方に設けられ、軸封装置により圧縮機外部と区画され、かつ前記した駆動軸後方のシール構造とは別体のシール構造によって前記クランク室と区画された第2の隔離空間と、
前記第1の隔離空間と前記第2の隔離空間と連通する潤滑オイル導入流路と、
前記第2の隔離空間から前記クランク室へ連通する還流流路とより成ることを特徴とする圧縮機。 A drive shaft to which rotational force is transmitted from the outside and rotated;
A swash plate that is at least swung by the rotation of the drive shaft;
In a compressor provided with a piston reciprocated by this swash plate,
An oil separator that is provided in a discharge passage through which a discharge fluid of the compressor flows and separates lubricating oil from the refrigerant;
A first isolation space provided behind the drive shaft, supplied with lubricating oil separated by the oil separator, and closed by a seal structure attached to the drive shaft;
A second isolation space provided in front of the drive shaft, partitioned from the outside of the compressor by a shaft seal device, and partitioned from the crank chamber by a seal structure separate from the seal structure behind the drive shaft. ,
A lubricating oil introduction channel communicating with the first isolation space and the second isolation space;
A compressor comprising a reflux flow path communicating from the second isolation space to the crank chamber.
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