(57)【要約】【課題】  吐出流路に設けられたオイル分離器で分離された潤滑オイルを効率良く軸封装置や滑り軸受に供給すること。【解決手段】  外部より回転力が伝達されて回転される駆動軸７と、この駆動軸７により揺動される斜板２１と、この斜板２１により往復動されるピストン１７とを備えた圧縮機において、吐出流路３５にオイル分離器３１が設けられ、このオイル分離器３１により潤滑オイルが分離される。分離されたオイルは、駆動軸７の後方に設けられた滑り軸受１４により画成される第１の隔離空間５０に導かれ、滑り軸受１４を潤滑する。そして、潤滑オイル導入流路５１を通って駆動軸７の前方に設けられた軸封装置１１及び滑り軸受１２により画成の第２の隔離空間６０に導かれ、軸封装置１１及び滑り軸受１２を潤滑し、さらに潤滑オイルは、第２の隔離空間６０とクランク室４との間に形成の還流流路６１からクランク室４へ圧力差によって導かれる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を特徴とする圧縮機。
【請求項２】
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を特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
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たことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項４】
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ることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項５】
前記駆動軸を支える軸受に前記潤滑油導入流路から潤滑オイルが供給されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項６】
前記駆動軸を支える軸受として滑り軸受が用いられることを特徴とする請求項４又は５記載の圧縮機。
【請求項７】
前記潤滑オイル導入流路は、駆動軸と別体で、当該駆動軸内に設けられた中空軸であることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項８】
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を設けたことを特徴とする請求項１又は７記載の圧縮機。
【請求項９】
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ことを特徴とする請求項８記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記軸封装置はメカニカルシールであることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記軸封装置はリップシールであることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項１２】
前記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ことを特徴とする請求項１０記載の圧縮機。
【請求項１３】
前記リップシールは、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であることを特徴とする請求項１１記載の圧縮機。
【請求項１４】
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ことを特徴とする請求項６記載の圧縮機。
【請求項１５】
前記滑り軸受は環状部材と筒状部材を組み合せによりスラスト兼ラジアル荷重を受けることができる請求項１４記載の圧縮機。
【請求項１６】
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していることを特徴とする請求項１，５，１４又は１５記載の圧縮機。
【請求項１７】
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材料が当接していることを特徴とする請求項１，５，１４又は１５記載の圧縮機。
【請求項１８】
圧縮媒体が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１つに記載の圧縮機。
【請求項１９】
前記潤滑オイルがポリアルキレングリコール系の基油であることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１つに記載の圧縮機。
【請求項２０】
圧縮機としてクラッチレス圧縮機であることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１つに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【特許文献１】特開２００２−３１００６７
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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）。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【０００９】
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）。
【００１０】
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）。
【００１１】
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）。
【００１２】
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）。
【００１３】
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）。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】同上の軸封装置１１及び滑り軸受１２付近の拡大断面図である。
【図３】同上の滑り軸受１４及び第１の隔離空間５０付近の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施例２を示し、軸封装置１１及び滑り軸受１２付近の拡大断面図である。
【図５】この発明の実施例３を示し、軸封装置１１及び滑り軸受１２付近の拡大断面図である。
【図６】この発明の実施例４を示し、滑り軸受１４及び第１の隔離空間５０付近の拡大断面図である。
【図７】この発明の実施例５を示し、滑り軸受１４及び第１の隔離空間５０付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
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
【図１】
2005330855.tif 000003
【図２】
2005330855.tif 000004
【図３】
2005330855.tif 000005
【図４】
2005330855.tif 000006
【図５】
2005330855.tif 000007
【図６】
2005330855.tif 000008
【図７】
2005330855.tif 000009