JP2000027756A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧縮機内の潤滑の確保、冷凍回路における熱交
換効率の向上に加えて、オイル圧縮などの完全防止を図
る。 【解決手段】吐出室１７に連なって高圧領域に内装され
た油分離機構と、封入油のほぼ全量を機内循環させうる
に足る容積をもつ油溜室４４と、該油溜室４４の貯溜油
をクランク室８へ還給する給油路６１ａ、６１ｂと、該
給油路６１ａ、６１ｂ中に介装された弁手段５０とを備
え、該弁手段５０は、大径側５１ａに圧縮室圧力、小径
側５１ｂには対抗する吸入圧力が導入される段付孔状の
弁室５１に、対応する段差状をなすスプール５６を嵌挿
して、シール５７ａ、５７ｂで仕切られた嵌合遊隙によ
り油路Ｃに連なる給油路６１ａを、同小径側５１ｂには
絞り６２を有して選択的に油路Ｃに連なる給油路６１ｂ
を接続するとともに、スプール５６が対抗する変動圧力
により大径側５１ａへ偏在したとき、給油路６１ｂと油
路Ｃとの連通が断たれるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧冷媒ガスの油
分離機構を内蔵した圧縮機、具体的には斜板などのカム
プレ−トを備えた圧縮機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】主として車両空調用に供されるこれらの
圧縮機では、機内摺動部の潤滑に供される潤滑油が冷媒
ガス中にミスト状に混在されている。したがって、圧縮
機から吐出される冷媒ガスと共に混在油成分がそのまま
冷凍回路に吐出循環されると、この油成分が蒸発器の内
壁等に付着して熱交換効率を低下させる。

【０００３】このため、従来では、圧縮機から凝縮器に
至る高圧管路中に油分離器を別設して、分離された潤滑
油を還油配管を介して圧縮機内へ戻すように構成したも
のが実用されているが、機器、配管の増設に伴う総合的
な冷凍回路構成の幅輳化に加えて、小径、かつ長尺状に
形成された還油配管に目詰りなどの事故も生じ易いの
で、圧縮機に直接油分離機構を内蔵させた構成のものも
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、既に知られる油
分離機構内蔵型の圧縮機では、機内の高圧領域で分離さ
れた分離油を回収する油溜室と、該油溜室内の貯溜油を
還給する低圧領域（例えばクランク室）とが還油通路に
より連通され、該還油通路には状況に応じて還油量を制
御する弁手段が設けられている。

【０００５】例えば特開平９ー３２４７５８号公報に開
示の弁手段は、圧縮機の運転中は還油通路を閉鎖し、運
転停止に連動して同通路を開放するものであり、また、
特開平６ー２４９１４６号公報に開示のような可変容量
圧縮機に適用される弁手段では、油分離室内の圧力が高
い（大容量運転）状態では還油通路の開度を縮小し、同
圧力が低い（小容量運転）状態では同通路の開度を拡大
するように制御している。

【０００６】すなわち、かかる制御は、いずれも潤滑油
の冷凍回路への流出を完全に封ずるものではなく、機内
潤滑の主体をあくまでも帰還冷媒ガス中の混在油成分に
依存するものである。そのため、再起動時の潤滑油不足
に備えて少なくとも運転が停止されたときには、低圧領
域への還油量を増大させるといった構成を採用してい
る。

【０００７】しかしながら、量の多寡にかかわらず潤滑
油の回路流出を容認するといった思想は、オイルレート
に基づく熱交換効率の向上を依然として阻むものであ
り、一方、大量の残存油は起動時に突沸してオイル圧縮
を生起し、果ては起動ショックや異音を誘発する原因と
もなりかねない。本発明は、圧縮機内の潤滑の確保、冷
凍回路における熱交換効率の向上に加えて、オイル圧縮
などの完全防止を図ることを解決すべき技術課題として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明に係る圧縮機は、シリンダブロックに形
成された複数のボアに、それぞれピストンが往復動可能
に嵌挿され、該シリンダブロックにはハウジングが結合
されて、吸入室、吐出室及びクランク室が形成され、駆
動軸に装着されたカムプレ−トが該クランク室内で上記
ピストンと連係することにより、吸入室からボア内へ吸
入した冷媒ガスを圧縮して吐出室へ吐出するように構成
した圧縮機において、上記吐出室に連なって高圧領域に
内装された油分離機構と、封入油のほぼ全量を機内循環
させうるに足る容積をもつ油溜室と、該油溜室の貯溜油
を上記クランク室へ還給する給油路と、該給油路中に介
装された弁手段とを備え、該弁手段は、大径側に圧縮室
圧力、小径側には対抗する吸入圧力が導入される段付孔
状の弁室と、該段付孔に対応する段差状をなして該弁室
に嵌挿され、かつ大小径部の各シールによって仕切られ
た中間部の嵌合遊隙が油路を形成するスプールとを有
し、該弁室の大径側には常に上記油路に連なる上流側の
給油路が、同小径側には選択的に該油路に連なる下流側
の給油路がそれぞれ接続され、該下流側の給油路には絞
りが配設されるとともに、該スプールが各受圧面に作用
する変動圧力により上記大径側へ偏在したとき、該下流
側の給油路と上記油路との連通が断たれるように構成さ
れていることを特徴としている。

【０００９】すなわち、機内に形成された油溜室は、封
入油のほぼ全量を機内循環させうるに足る容積を有し
て、可及的に分離油の回路への流出が抑制されており、
かかるオイルレートの低減によって蒸発器等の熱交換効
率は著しく改善される。したがって、運転中における要
部の潤滑は、専ら低圧系及び油分離機構を経由する貯溜
油の機内循環で賄われ、圧縮機の停止時にはこの循環給
油も自動的に停止される。このため、低圧系（クランク
室内）の残存油の増加がなく、起動時のオイル圧縮が確
実に防止される一方、起動初期における要部の潤滑に関
しては、貯溜油の機内循環が直ちに再開されることで、
十分に確保される。

【００１０】しかも上記弁手段は、スプールの大径部端
には圧縮室圧力、小径部端には対抗する吸入圧力を作用
させ、さらに該スプールの段差面には貯溜油を介して吐
出圧力を作用させることによって純粋に流体圧力のみで
作動する差圧弁に構成されており、ばね等を使用した場
合のような性能上のばらつきがなく、構成的にもきわめ
て簡潔化される。なお、請求項２記載の発明のように、
弁室の大径側に導入される圧縮室圧力の導圧路に絞り機
能を付与すれば、スプールに作用する圧力を変動の小さ
い圧縮室のほぼ平均的な圧力とすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図に基づいて本発明の実施
形態を具体的に説明する。図１は、片側５気筒の両頭斜
板式圧縮機を示すもので、前後に対設されたシリンダブ
ロック１、２の両端部は前後の弁板３、４を介してフロ
ント及びリヤのハウジング５、６により閉塞され、これ
らは図示しないボルト挿通孔に挿通された複数本の通し
ボルトによって結合されている。シリンダブロック１、
２の結合部分には斜板室（クランク室）８が形成され、
そこには両シリンダブロック１、２の中心軸孔１ａ、２
ａを貫通する駆動軸９に固定された斜板１０が収容され
ている。上記シリンダブロック１、２には、５対のボア
１１が、駆動軸９と平行に、かつ駆動軸９を中心とする
放射位置に形成され、該ボア１１には両頭形のピストン
１２が嵌挿されて、各ピストン１２は半球状のシュー１
３を介して斜板１０に係留されている。

【００１２】上記両ハウジング５、６にはそれぞれ外方
域に吸入室１４、１５が形成され、内方域に吐出室１
６、１７が形成されている。また、前後の弁板３、４に
はそれぞれ吸入室１４、１５から各ボア１１内に低圧の
冷媒ガスを吸入するための吸入孔１８、１９と、各ボア
１１から吐出室１６、１７内に圧縮された高圧の冷媒ガ
スを吐出するための吐出孔２０、２１とが形成されてい
る。さらに、弁板３、４のシリンダブロック１、２側に
は吸入弁（図示せず）が設けられ、弁板３、４のハウジ
ング５、６側にはリテーナ２２、２３とともに吐出弁
（図示せず）が設けられている。

【００１３】図１に示すように、両ハウジング５、６に
形成された吐出室１６、１７の外方に向う局部的な延出
部は、両シリンダブロック１、２を貫通する吐出通路３
０ａ、３０ｂによって接続され、更にリヤハウジング６
内を延びる吐出通路３０ｃは、以下に述べる油分離機構
を経由して図示しない吐出ポートと連通されている。油
分離室４１はリヤハウジング６内に有底円孔状に形成さ
れ、該吐出通路３０ｃと連通される一方、該油分離室４
１内には止め輪４２により分離筒４３が装着されてい
る。そして油分離室４１の下方には、あらかじめ機内に
封入される潤滑油のほぼ全量を機内循環させうるに足る
容積の油溜室４４が形成され、油孔４５を介して該油分
離室４１と連通されている。

【００１４】５０は、図２及び図３に拡大図として示す
差圧弁（弁手段）であって、該差圧弁５０は、有底段付
孔状の弁室５１を有し、その大径側（図示下端側）５１
ａの開口端は、止め輪５２により装着された蓋板５３に
よつて閉塞されている。そして該弁室５１の大径側５１
ａは絞りとして機能する狭隘な導圧路５４によって一つ
の圧縮室（ボア）１１に連通され、同小径側（図示上端
側）は感圧路５５を介して吸入室１５に連通されてい
る。弁室５１内には、その段付孔に対応する段差状に形
成されたスプール５６が嵌挿され、該スプール５６の大
径部５６ａ、小径部５６ｂの各外周面にはシール（例え
ばＯリング）５７ａ、５７ｂが嵌着されている。そして
該シール５７ａ、５７ｂによって仕切られた中間部の嵌
合遊隙が油路Ｃとして形成されている。

【００１５】リヤハウジング６にはシリンダブロック２
の中心軸孔２ａを経由して斜板室８に連なる座繰孔６０
が穿設されており、上記油溜室４４と該座繰孔６０と
は、差圧弁５０を挟んで給油路６１ａ、６１ｂにより連
通されている。具体的には油溜室４４から延びて弁室５
１に至る上流側の給油路６１ａの接続ポートは、常に弁
室５１の大径側５１ａにおいて油路Ｃと連通すべく開口
されており、一方、弁室５１から延びて座繰孔６０に至
る下流側の給油路６１ｂの接続ポートは、弁室５１の小
径側５１ｂにおいて選択的に油路Ｃと連通すべく開口さ
れている。すなわち、圧縮機の運転中及び停止直後にお
けるスプール５６の段差面（受圧面）５６ｃには、油路
Ｃ及び給油路６１ａ、つまり貯溜油を介して背後の吐出
圧力が作用するようになされており、この段差面５６ｃ
に作用する吐出圧力は、給油路６１ｂに配設された絞り
６２によつて保持されている。したがって、スプール５
６が各受圧面に対抗的に作用する変動圧力により、大径
側５１ａへ偏在したときのみ、油路Ｃと給油路６１ｂと
の連通が断たれるように構成されている（図３）。

【００１６】本実施形態は上述のように構成されてお
り、圧縮機が起動されて駆動軸９が回転されると、斜板
１０に係留されたピストン１２がボア１１内で往復動さ
れ、それによって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が行わ
れる。圧縮された高圧の冷媒ガスは、吐出室１６、１７
から吐出通路３０ａ〜３０ｃを介して油分離室４１に導
入される。すなわち、吐出通路３０ｃから油分離室４１
内へ進入した冷媒ガスは、円孔状の内壁に沿った旋回流
を生じながら分離筒４３の開口から筒内へと案内され、
図示しない吐出ポートを経て外部冷凍回路へと送給され
る。この間、旋回流に基づく遠心力により冷媒ガス中の
混在油成分は有効に分離され、回路へ流出する油成分比
率（オイルレート）は実質的に無害な程度にまで低減さ
れる。なお、このような油分離の過程を経ることによっ
て冷媒ガスの脈動は物理的に鎮静化されるので、きわめ
て安定した状態で冷凍回路へと送給される。

【００１７】このように圧縮機の運転が継続されている
状態では、導圧路５４を介して弁室５１の大径側５１ａ
に導入される圧縮室圧力Ｐｃは至って高く、感圧路５５
から弁室５１の小径側５１ｂに導入される吸入圧力Ｐｓ
と段差面５６ｃに作用する吐出圧力Ｐｄとの合力に打勝
って、スプール５６は小径側５１ｂへ偏在されている。
したがって、両給油路６１ａ、６１ｂは油路Ｃを介して
導通され、油溜室４４内の貯溜油は該給油路６１ａ、６
１ｂを経由して座繰孔６０に導かれたのち、中心軸孔２
ａを潜通して斜板室８へと還給される。この場合、段差
面５６ｃに作用する吐出圧力Ｐｄは、給油路６１ｂに配
設された絞り６２によつて保持され、同時に還油流量も
適量に制限されている。すなわち、圧縮機の運転中は、
油溜室４４内から斜板室８及び油分離室４１を巡って所
要の潤滑油が機内循環されるので、各摺動部の潤滑は良
好に確保される。なお、図２におけるスプール５６の大
径部５６ａ、小径部５６ｂ、段差面５６ｃの各受圧面積
をＡｃ、Ａｓ、Ａｄとし、シール５７の静止摩擦力をｆ
としたとき、Ｐｃ・Ａｃ＞Ｐｓ・Ａｓ＋Ｐｄ・Ａｄ＋ｆ
の関係式を満足するように各要素の値が設定されてい
る。

【００１８】そして圧縮機の運転が停止されると、圧縮
室圧力Ｐｃはほどなく吸入圧力Ｐｓと同程度まで低下す
るため、段差面５６ｃに作用する吐出圧力Ｐｄが対抗圧
力に打勝って、スプール５６を弁室５１の大径側５１ａ
へと偏在させ、遂には下流側給油路６１ｂの接続ポート
と油路Ｃとの連通が遮断される。このように圧縮機の停
止時には、潤滑油の機内循環、つまり斜板室８への還油
も自動的に停止されるので、斜板室８には過剰な残留油
が存在せず、再起動時のオイル圧縮は確実に防止され
る。一方、起動初期における要部の潤滑に関しては、直
ちに再開される貯溜油の機内循環によって十分対応する
ことができる。なお、停止直後は、Ｐｃ・Ａｃ＜Ｐｓ・
Ａｓ＋Ｐｄ・Ａｄ−ｆの関係式を満足するように各要素
の値が設定されている。その後、機内各部の圧力が平衡
した状態となっても、シール５７ａ、５７ｂの静止摩擦
力ｆによって、図３のように差圧弁５０の閉止状態は保
持される。

【００１９】以上、本発明を両頭斜板式圧縮機に具体化
した実施形態について説明したが、本発明は、斜板等の
カムプレ−トを用いた固定容量型、可変容量型のいかな
る圧縮機にも適用可能である。また、上述の実施形態に
おける油分離室４１、油溜室４４、差圧弁５０などの主
要素は、必ずしもリヤハウジング６に内蔵された構成に
限るものでなく、圧縮機の設計構造に適合させて、これ
をシリンダブロックの上部に内装することも可能であ
り、この場合は、差圧弁に接続される下流側の給油路を
直接クランク室と連通させる方が簡便である。

【００２０】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
封入油のほぼ全量を機内循環させうるに足る容積の油溜
室を有して、分離油の回路への流出が可及的に抑制され
ており、かかるオイルレートの極端な低減によって蒸発
器等の熱交換効率は著しく改善される。しかも運転中、
とりわけ起動初期における要部の潤滑が、貯溜油の機内
循環で機敏に保証されるので、起動に備えたクランク室
の蓄油の必要も解消され、オイル圧縮などの不具合を未
然に防止することができる。しかも弁手段には、純粋に
流体圧力のみで作動する差圧弁を採用しているので、ば
ね等を使用した場合のような性能上のばらつきがなく、
構造的にもきわめて簡素化される。

【００２１】また、請求項２記載の発明のように、弁室
の大径側に導入される圧縮室圧力の導圧路に絞り機能を
付与すれば、スプールに作用する圧力を変動の小さい圧
縮室のほぼ平均的な圧力とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮機の断面図。

【図２】差圧弁の開放状態を示す拡大断面図。

【図３】差圧弁の閉止状態を示す拡大断面図。

【符号の説明】

６はリヤハウジング、８は斜板室（クランク室）、１０
は斜板、１１はボア（圧縮室）、１２はピストン、１
４、１５は吸入室、１６、１７は吐出室、３０ａ〜３０
ｃは吐出通路、４１は油分離室、４４は油溜室、５０は
差圧弁（弁手段）、５１は弁室、５４は導圧路、５５は
感圧路、５６はスプール、５７ａ、５７ｂはシール、６
１ａ、６１ｂは給油路、６２は絞り、Ｃは油路、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 裕史 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 後藤 尚紀 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 BD03 BD13 BH07 3H076 AA07 BB16 BB19 BB21 BB32 CC44 CC72 CC76 CC83

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダブロックに形成された複数のボア
   に、それぞれピストンが往復動可能に嵌挿され、該シリ
   ンダブロックにはハウジングが結合されて、吸入室、吐
   出室及びクランク室が形成され、駆動軸に装着されたカ
   ムプレ−トが該クランク室内で上記ピストンと連係する
   ことにより、吸入室からボア内へ吸入した冷媒ガスを圧
   縮して吐出室へ吐出するように構成した圧縮機におい
   て、上記吐出室に連なって高圧領域に内装された油分離
   機構と、封入油のほぼ全量を機内循環させうるに足る容
   積をもつ油溜室と、該油溜室の貯溜油を上記クランク室
   へ還給する給油路と、該給油路中に介装された弁手段と
   を備え、該弁手段は、大径側に圧縮室圧力、小径側には
   対抗する吸入圧力が導入される段付孔状の弁室と、該段
   付孔に対応する段差状をなして該弁室に嵌挿され、かつ
   大小径部の各シールによって仕切られた中間部の嵌合遊
   隙が油路を形成するスプールとを有し、該弁室の大径側
   には常に上記油路に連なる上流側の給油路が、同小径側
   には選択的に該油路に連なる下流側の給油路がそれぞれ
   接続され、該下流側の給油路には絞りが配設されるとと
   もに、該スプールが各受圧面に作用する変動圧力により
   上記大径側へ偏在したとき、該下流側の給油路と上記油
   路との連通が断たれるように構成されていることを特徴
   とする圧縮機。
2. 【請求項２】上記弁室の大径側に作用する圧縮室圧力の
   導圧路に絞り機能が付与されていることを特徴とする請
   求項１記載の圧縮機。