JP2002005020A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 量産性が高いとともに、運転条件に対する追
従性に優れた冷媒圧縮機を提供する。 【解決手段】 圧縮室から吐出された冷媒ガスからオイ
ルを分離するオイルセパレータ５０とクランク室とを連
通させる通路７１上に設けられ、オイルセパレータ５０
とクランク室との間の圧力差を小さくする減圧装置７０
を備える冷媒圧縮機において、通路７１の途中に形成さ
れた円筒部７２と、この円筒部７２に収容され、オイル
セパレータ５０とクランク室との間の圧力差に応じて円
筒部７２の軸方向へ摺動する弁体７３とを備え、弁体７
３の外周面にねじ山を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒圧縮機に関
し、特にＣＯ2 （二酸化炭素）を冷媒として用いる車両
用空調装置の冷媒圧縮機として好適な冷媒圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】冷媒中に含まれる潤滑オイルが凝縮器や
蒸発器に供給されると、凝縮器や蒸発器の熱交換性能が
損なわれ、冷凍サイクルの性能を悪化させるため、冷媒
圧縮機では、圧縮室から吐出された冷媒中に含まれる潤
滑オイルを分離するオイルセパレータを設け、このオイ
ルセパレータで分離されたオイルをクランク室へ戻すよ
うにしている。

【０００３】しかし、ＣＯ2 を冷媒として用いる冷媒圧
縮機ではオイルセパレータとクランク室との間に大きな
圧力差が生じる（最大１２ＭＰａ程度）ため、オイルセ
パレータとクランク室とを連通させる通路上には減圧装
置が設けられる。

【０００４】減圧装置としては、例えばオリフィスが用
いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＯ2 を冷
媒として用いる冷媒圧縮機の場合、このオリフィスの直
径は０．２ｍｍ程度であることが実験的に確かめられて
いる。

【０００６】しかし、一般に０．２ｍｍ程度というのオ
リフィスの直径は孔加工し得る限界値に近く、加工に手
間がかかるため、減圧装置の量産性が低い。

【０００７】また、高負荷時に設定されたオリフィスで
は低負荷時にオイルとともに多量のガスがクランク室へ
戻ってしまうため、冷凍能力や体積効率が低下する。

【０００８】これに対し、フロン系冷媒で用いられてい
る雄ねじと雌ねじとを組み合わせた構成の減圧装置を用
いることが考えられる。

【０００９】しかし、この減圧装置では雄ねじと雌ねじ
との隙間に冷媒ガスを通すことはできても、冷媒ガスに
比べて粘度の高いオイルを通すことはできないし、運転
条件の変化に追従することもできない。

【００１０】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は量産性が高いとともに、運転条件
の変化に対する追従性に優れた減圧手段を有する冷媒圧
縮機を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明は、圧縮室から吐出された冷媒ガ
スからオイルを分離する油分離室とクランク室とを連通
させる通路上に減圧手段を備える冷媒圧縮機において、
前記減圧手段が、前記通路の途中に形成された円筒部
と、この円筒部に収容され、前記油分離室と前記クラン
ク室との間の圧力差に応じて前記円筒部の軸方向へ摺動
する弁体とを備え、前記円筒部の内周面又は前記弁体の
外周面にねじ山が形成されていることを特徴とする。

【００１２】運転状態が変化したとき、油分離室とクラ
ンク室との間の圧力差に応じて弁体が円筒部の軸方向へ
摺動する。そのため、ねじ山と円筒部の内周面又は弁体
の外周面との間に形成される螺旋状通路の長さが変化す
る。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
冷媒圧縮機において、前記円筒部の内周面に前記ねじ山
が形成されているとき、このねじ山は前記弁体の外周面
に面接触することを特徴とする。

【００１４】円筒部の内周面に形成されたねじ山に対し
て弁体の外周面が面接触しながら円筒部内を軸方向へ摺
動する。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の
冷媒圧縮機において、前記弁体の外周面に前記ねじ山が
形成されているとき、このねじ山は前記円筒部の内周面
に面接触することを特徴とする。

【００１６】円筒部の内周面に対して弁体の外周面に形
成されたねじ山が面接触しながら円筒部内を軸方向へ摺
動する。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３に記載の冷媒圧縮機において、前記弁体は前記通路の
上流側へ付勢するばねによって支持されていることを特
徴とする。

【００１８】通路の上流側へ付勢するばねによって弁体
を所定位置に支持する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】図１はこの発明の一実施形態に係る斜板式
圧縮機を示す縦断面図である。

【００２１】この斜板式圧縮機（冷媒圧縮機）はＣＯ2
（二酸化炭素）を冷媒とする冷凍装置の一構成部品とし
て用いられる。

【００２２】この斜板式圧縮機のシリンダブロック１の
一端面にはバルブプレート２を介してリヤヘッド３が、
他端面にはフロントヘッド４が配置されている。

【００２３】フロントヘッド４、シリンダブロック１、
バルブプレート２及びリヤヘッド３は通しボルト３１と
ナット３２とで軸方向に一体的に結合されている。

【００２４】シリンダブロック１に形成されたシリンダ
ボア６内にはピストン７が摺動可能に挿入されている。

【００２５】フロントヘッド４には、後述する斜板１０
やスラストフランジ４０等を収容するクランク室８が形
成されている。

【００２６】リヤヘッド３には吸入室１３と吐出室１２
とが形成されている。

【００２７】また、リヤヘッド３には、オイルセパレー
タ５０が設けられている。オイルセパレータ５０は冷媒
ガスに混入されている潤滑オイルを分離するオイル分離
室（油分離室）５１を備えている。

【００２８】オイル分離室５１は円筒状であり、このオ
イル分離室５１は入口通路５２を介して吐出室１２に連
通する。吐出室１２には圧縮室２２から吐出された高圧
の冷媒ガスが導入される。

【００２９】この入口通路５２から導入された冷媒ガス
はオイル分離室５１の内周面に沿って旋回し、冷媒ガス
の旋回流がオイル分離室５１内に発生する。

【００３０】オイルセパレータ５０の上部の吐出口３ａ
にはジョイント５３を介して図示しない管が接続されて
いる。

【００３１】オイル分離室５０の下部にはオイル分離室
５１で分離されたオイルを貯める貯留室５４が形成さ
れ、貯留室５４の底部にはオイルをクランク室８へ戻す
ための孔５５が形成されている。

【００３２】このオイルセパレータ５０とクランク室８
とを連通させる通路７１上には減圧装置（減圧手段）７
０が設けられている。

【００３３】吸入室１３は吐出室１２の周囲に位置して
いる。吸入室１３には圧縮室２２に供給する低圧の冷媒
ガスが収容される。

【００３４】シャフト５の一端部はラジアル軸受２６を
介してフロントヘッド４に回転可能に支持され、シャフ
ト５の他端部はスラスト軸受２４及びラジアル軸受２５
を介してシリンダブロック１に回転可能に支持されてい
る。

【００３５】スラストフランジ４０は、シャフト５に固
定され、シャフト５と一体に回転する。

【００３６】斜板１０は、シャフト５に傾斜かつ摺動可
能に取り付けられている。また、斜板１０は、リンク機
構４１を介してスラストフランジ４０に連結され、スラ
ストフランジ４０の回転につれて一体に回転する。

【００３７】斜板１０の周縁部とピストン７の一端部と
はシュー６０，６１を介して連結されている。シュー６
０，６１は凸面（球面）６０ａ，６１ａと平面６０ａ，
６１ｂとを有している。

【００３８】ピストン７に対してそれぞれ一組のシュー
６０，６１が斜板１０を挟むように配置され、シュー６
０，６１はシャフト５の回転につれて斜板１０の摺動面
１０ａ，１０ｂ上を相対回転する。斜板１０の回転によ
りピストン７がシリンダボア６内を直線往復運動する。

【００３９】バルブプレート２には、圧縮室２２と吐出
室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室２２と
吸入室１３とを連通させる吸入ポート１５とが、それぞ
れ周方向に沿って一定間隔おきに設けられている。

【００４０】吐出ポート１６は吐出弁１７により開閉さ
れ、吐出弁１７はバルブプレート２のリヤヘッド側端面
に弁押さえ１８とともにボルト１９及びナット２０によ
り固定されている。

【００４１】また、吸入ポート１５は吸入弁２１により
開閉され、吸入弁２１はバルブプレート２のフロント側
端面に配設されている。

【００４２】シャフト５に固定されたスラストフランジ
４０はスラスト軸受３３を介してフロントヘッド３０の
内壁面に回転可能に支持されている。

【００４３】前述のようにスラストフランジ４０と斜板
１０とはリンク機構４１を介して連結され、斜板１０は
シャフト５と直角な面に対して傾斜可能である。

【００４４】リンク機構４１は、斜板１０の摺動面１０
ａ側に設けられたブラケット１０ｃと、ブラケット１０
ｃに形成された直線的なガイド溝１０ｄと、スラストフ
ランジ４０に螺着されたロッド４３とで構成される。

【００４５】ガイド溝１０ｄの長手軸は斜板１０の摺動
面１０ａに対して所定角度傾いている。ロッド４３の球
状の先端部４３ａはガイド溝１０ｄに相対摺動可能に嵌
合している。

【００４６】スラストフランジ４０と斜板１０との間に
は巻バネ４７が装着され、この巻バネ４７の付勢力によ
り斜板１０がリヤ側へ付勢され、スラスト軸受２４と斜
板１０との間には巻バネ４８が装着され、この巻バネ４
８の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢される。

【００４７】図２は図１の部分拡大図である。

【００４８】減圧装置７０は、通路７１の途中に形成さ
れた円筒部７２と、この円筒部７２に収容され、オイル
分離室５１とクランク室８との間の圧力差に応じて円筒
部７２の軸方向へ摺動する弁体７３とを備えている。

【００４９】円筒部７２の両端側には、円筒部７２の内
径より大きな内径を有するばね収容室７６，７７が形成
されている。

【００５０】弁体７３の外周面にはねじ山７３ａが形成
され、このねじ山７３ａは円筒部７２の内周面に面接触
する。

【００５１】弁体７３はばね収容室７６に収容されたば
ね７４とばね収容室７７に収容されたばね７５とによっ
て通路７１の所定位置（円筒部７２内）に支持されてい
る。

【００５２】ばね７４は弁体７３を通路７１の上流側へ
付勢し、ばね７５は弁体７３を通路７１の下流側へ付勢
する。

【００５３】弁体７３が円筒部７２を摺動することによ
って弁体７３の端部のばね収容室７６，７７内への突出
量が増減するので、弁体７３の外周面と円筒部７２の内
周面との間に形成される螺旋状通路ｓの長さが変化す
る。

【００５４】このとき、所望の圧力差に対応する螺旋状
通路ｓの長さが得られるようにばね７４とばね７５との
バネ力が決められる。

【００５５】次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動
を説明する。

【００５６】図示しない車載エンジンの回転動力がシャ
フト５に伝達されると、シャフト５の回転力はスラスト
フランジ４０、ヒンジ機構４１を経て斜板１０に伝達さ
れ、斜板１０が回転する。

【００５７】斜板１０の回転によりシュー６０，６１が
斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転し、斜板
１０からの回転力がピストン７の直線往復運動に変換さ
れる。

【００５８】ピストン７がシリンダボア６内を往復運動
すると、シリンダボア６内の圧縮室２２の容積が変化
し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐
出が順次行なわれ、揺動板１０の傾斜角度に応じた容量
の高圧の冷媒ガスが吐出される。

【００５９】吸入時、吸入弁２１が開き、吸入室１３か
らシリンダボア６内の圧縮室２２へ低圧の冷媒が吸入さ
れ、吐出時、吐出弁１７が開き、圧縮室２２から吐出室
１２へ高圧の冷媒ガスが吐出される。

【００６０】吐出室１２に吐出された冷媒ガスは入口通
路５２、オイルセパレータ５０、吐出口３ａ及びジョイ
ント５３を介して図示しない管へ流出する。

【００６１】入口通路５２からオイルセパレータ５０へ
流入した冷媒ガスはオイル分離室５１内で旋回による遠
心力によってオイルとガス冷媒とに分離され、貯留室５
４に落下する。

【００６２】貯留室５４に貯まったオイルは孔５５、通
路７１を介してクランク室８へ戻される。オイルは通路
７１を通るときに減圧装置７０で減圧される。

【００６３】クランク室８内に導入されたオイルはスラ
ストフランジ４０や斜板１０によって掻き揚げられ、摺
動部が潤滑される。

【００６４】運転状態が変化したとき、オイル分離室５
１とクランク室８との間の圧力差に応じて弁体７３が円
筒部７２の軸方向へ摺動し、弁体７３の端部がばね収容
室７６又はばね収容室７７内へ突出する。

【００６５】そのため、弁体７３の外周面と円筒部７２
の内周面との間に形成される螺旋状通路ｓの長さが変化
し、オイルは負荷に応じた所望の流量に調節されてクラ
ンク室８へ戻される。

【００６６】この実施形態によれば、ねじ山７３ａを形
成した弁体７３と円筒部７２との組み合わせによって減
圧装置を構成したので、運転条件の変化に対する追従性
が高いとともに、オリフィスのように微細な孔加工が不
要となり、生産性が向上する。

【００６７】また、弁体７３の外周面と円筒部７２の内
周面との間に形成される螺旋状通路ｓの断面積はオリフ
ィスの断面積に比べて格段に大きいので、コンタミによ
る空間の詰まりのおそれがない。

【００６８】更に、オイルセパレータ５０とクランク室
８との圧力差に応じて螺旋状空間ｓの長さが調整され、
所望の流量となるので、通路７１を介して適正量のオイ
ルをクランク室８へ戻すことができる。なお、オイルは
ラジアル軸受２６等が収容されている空間部２８へ戻さ
れる。

【００６９】また、オリフィスの場合に発生する冷凍能
力や体積効率の低下を防止することができる。

【００７０】図３は減圧装置の変形例を示す部分拡大図
であり、上記実施形態と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略する。

【００７１】この変形例は、円筒部１７２の内周面にね
じ山１７２ａを形成し、このねじ山１７２ａを円筒状の
弁体１７３の外周面に面接触させた点で上記実施形態と
異なる。

【００７２】この変形例によれば、上記実施形態と同様
の効果を奏する。

【００７３】なお、上記実施形態ではオイルセパレータ
５０が圧縮機に内蔵されている場合を説明したが、オイ
ルセパレータが圧縮機と別体である場合にも本願発明を
適用することができる。この場合には、圧縮機から吐出
されたオイルを含む冷媒ガスがオイルセパレータ内に導
入される。

【００７４】また、上記実施形態では減圧装置７０をリ
ヤヘッド３に内蔵したが、減圧装置７０を圧縮機と別体
としてもよい。

【００７５】更に、上記実施形態はＣＯ2 を冷媒として
用いる冷媒圧縮機に限らず、現行のフロンを冷媒として
用いる冷媒圧縮機にも適用できることは勿論である。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の冷媒圧縮機によれば、運転条件の変化に追従して油分
離室とクランク室との間の流量を変化させることができ
るとともに、微細な孔加工が不要となり、生産性が向上
する。

【００７７】請求項２記載の発明の冷媒圧縮機によれ
ば、円筒部の内周面に形成されたねじ山と弁体の外周面
とで形成される螺旋状通路の長さが変化する。

【００７８】請求項３記載の発明の冷媒圧縮機によれ
ば、円筒部の内周面に形成されたねじ山と弁体の外周面
とで形成される螺旋状通路の長さが変化する。

【００７９】請求項４記載の発明の冷媒圧縮機によれ
ば、弁体の落下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る斜板式圧縮
機を示す縦断面図である。

【図２】図２は図１の部分拡大図である。

【図３】図３は減圧装置の変形例を示す部分拡大図であ
る。

【符号の説明】

８ クランク室 ２２ 圧縮室 ５０ オイルセパレータ ５１ オイル分離室（油分離室） ７０ 減圧装置（減圧手段） ７１ 通路 ７２，１７２ 円筒部 ７３，１７３ 弁体 ７３ａ，１７２ａ ねじ山 ７４ ばね

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮室から吐出された冷媒ガスからオイ
   ルを分離する油分離室とクランク室とを連通させる通路
   上に減圧手段を備える冷媒圧縮機において、 前記減圧手段が、前記通路の途中に形成された円筒部
   と、この円筒部に収容され、前記油分離室と前記クラン
   ク室との間の圧力差に応じて前記円筒部の軸方向へ摺動
   する弁体とを備え、 前記円筒部の内周面又は前記弁体の外周面にねじ山が形
   成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 【請求項２】 前記円筒部の内周面に前記ねじ山が形成
   されているとき、このねじ山は前記弁体の外周面に面接
   触することを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 【請求項３】 前記弁体の外周面に前記ねじ山が形成さ
   れているとき、このねじ山は前記円筒部の内周面に面接
   触することを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
4. 【請求項４】 前記弁体は前記通路の上流側へ付勢する
   ばねによって支持されていることを特徴とする請求項
   １，２又は３に記載の冷媒圧縮機。