JP2002039635A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の低圧側へ高圧の冷媒ガスを流入させ
ないとともに、圧縮機の低圧側へオイルセパレータで分
離されたオイルを十分に供給し、冷房能力や圧縮機の耐
久性を向上させた空調装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機１０と、この圧縮機１０の高圧側
に接続する高圧ライン１１に設けられたコンデンサ３０
と、圧縮機１０の高圧側とコンデンサ３０との途中に設
けられ、圧縮機１０から吐出された冷媒ガス中の潤滑油
を分離する油分離部２０ａと、油分離部２０ａで分離さ
れた油を保持する油保持部２０ｂと、圧縮機１０の低圧
側に低圧ライン１２を介して接続されるエバポレータ４
０と、油保持部２０ｂと低圧ライン１２との間に設けら
れたオイル戻し通路５０とを備える空調装置１におい
て、オイル戻し通路５０の途中に、圧力差によって開閉
する弁６０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は空調装置に関し、
特に油分離手段を備える空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空調装置は、圧縮機と、この圧縮
機の高圧側に接続する高圧ラインに設けられたコンデン
サと、圧縮機の高圧側とコンデンサとの途中に設けら
れ、圧縮機から吐出された冷媒ガス中のオイルを分離す
るオイルセパレータと、圧縮機の低圧側に低圧ラインを
介して接続されるエバポレータと、オイルセパレータと
低圧ラインとの間に設けられたオイル戻し通路とを備え
る。

【０００３】空調装置には圧縮機の潤滑のため冷媒ガス
とともにオイルを循環させているが、オイルはコンデン
サやエバポレータの熱交換を阻害するため、冷房能力が
低下してしまう。

【０００４】このオイルの影響を減らす方法として、圧
縮機から出たオイルをオイルセパレータで冷媒ガスと分
離し、オイル戻し通路を通じて圧縮機の低圧側や低圧ラ
インにオイルを戻してコンデンサやエバポレータへ流入
するオイル量を低減させる方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このオイル戻し通路
は、高圧の冷媒ガスがオイルセパレータで分離されたオ
イルとともに圧縮機の低圧側や低圧ラインに流入するの
を防止するため、通路断面積を絞っている。

【０００６】しかし、単にオイル戻しラインの通路断面
積を絞っただけの場合、圧縮機の起動直後の未だオイル
が溜まっていないときには、オイル戻しラインを介して
高圧の冷媒ガスが圧縮機の低圧側や低圧ラインに流入す
ることを防止できず、冷房能力（性能）の低下や圧縮機
の焼付が発生する。

【０００７】また、高圧の冷媒ガスが圧縮機の低圧側や
低圧ラインへ流入できない程通路断面積を極端に絞った
場合、オイルセパレータで分離されたオイルは圧縮機の
低圧側や低圧ラインへ戻ることができず、圧縮機は十分
な潤滑を行うことができず、焼付きが発生する。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は圧縮機の低圧側へ高圧の冷媒ガス
を流入させないとともに、圧縮機の低圧側へオイルセパ
レータで分離されたオイルを十分に供給し、冷房能力や
圧縮機の耐久性を向上させた空調装置を提供することで
ある。

【０００９】

【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、圧縮機と、この圧縮機の高圧
側に接続する高圧ラインに設けられた放熱手段と、前記
圧縮機の高圧側と前記放熱手段との途中に設けられ、前
記圧縮機から吐出された冷媒ガス中の油を分離する油分
離手段と、前記油分離手段で分離された油を保持する油
保持手段と、前記圧縮機の低圧側に低圧ラインを介して
接続される吸熱手段と、前記油保持手段と前記低圧ライ
ンとの間に設けられたオイル戻しラインとを備える空調
装置において、前記オイル戻しラインの途中に、圧力差
によって開閉する弁を備えていることを特徴とする。

【００１０】圧縮機が起動した後、高圧側と低圧側との
間に所定値以上の差圧が生じたとき、その差圧によって
弁が開かれ、油分離手段で分離された所定量の油がオイ
ル戻しラインを通って高圧ラインから低圧ラインに戻
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、圧縮機と、この圧
縮機の高圧側に接続する高圧ラインに設けられた放熱手
段と、前記圧縮機の高圧側と前記放熱手段との途中設け
られ、前記圧縮機から吐出された冷媒ガス中の油を分離
する油分離手段と、前記油分離手段で分離された油を保
持する油保持手段と、前記圧縮機の低圧側に低圧ライン
を介して接続される吸熱手段と、前記油保持手段と前記
圧縮機の低圧側との間に設けられたオイル戻しラインと
を備える空調装置において、前記オイル戻しラインの途
中に、圧力差によって開閉する弁を備えていることを特
徴とする。

【００１２】圧縮機が起動した後、高圧側と低圧側との
間に所定値以上の差圧が生じたとき、その差圧によって
弁が開かれ、油分離手段で分離された所定量の油がオイ
ル戻しラインを通って圧縮機の低圧側に戻る。

【００１３】請求項３記載の発明は、圧縮機と、この圧
縮機の高圧側に接続する高圧ラインに設けられた放熱手
段と、前記圧縮機の高圧側に設けられ、冷媒ガス中の油
を分離する油分離手段と、前記油分離手段で分離された
油を保持する油保持手段と、前記圧縮機の低圧側に低圧
ラインを介して接続される吸熱手段と、前記圧縮機の高
圧側と前記低圧ラインとの間に設けられたオイル戻しラ
インとを備える空調装置において、前記オイル戻しライ
ンの途中に、圧力差によって開閉する弁を備えているこ
とを特徴とする。

【００１４】圧縮機が起動した後、高圧側と低圧側との
間に所定値以上の差圧が生じたとき、その差圧によって
弁が開かれ、油分離手段で分離された所定量の油がオイ
ル戻しラインを通って圧縮機の高圧側から低圧ラインに
戻る。

【００１５】請求項４記載の発明は、圧縮機と、この圧
縮機の高圧側に接続する高圧ラインに設けられた放熱手
段と、前記圧縮機の高圧側に設けられ、冷媒ガス中の油
を分離する油分離手段と、前記油分離手段で分離された
油を保持する油保持手段と、前記圧縮機の低圧側に低圧
ラインを介して接続される吸熱手段と、前記圧縮機の高
圧側と前記圧縮機の低圧側との間に設けられたオイル戻
しラインとを備える空調装置において、前記オイル戻し
ラインの途中に、圧力差によって開閉する弁を備えてい
ることを特徴とする。

【００１６】圧縮機が起動した後、高圧側と低圧側との
間に所定値以上の差圧が生じたとき、その差圧によって
弁が開かれ、油分離手段で分離された所定量の油がオイ
ル戻しラインを通って圧縮機の高圧側から圧縮機の低圧
側に戻る。

【００１７】

【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。

【００１８】図１はこの発明の第１実施形態に係る空調
装置のブロック構成図である。

【００１９】空調装置１は、圧縮機１０と、オイルセパ
レータ２０と、コンデンサ（放熱手段）３０と、エバポ
レータ（吸熱手段）４０と、オイル戻し通路（オイル戻
しライン）５０と、高圧側と低圧側に所定の差圧が生じ
たときに開く弁６０とを備える。

【００２０】圧縮機１０は図示しないエンジンからベル
ト及びプーリ７０を介して駆動力を受けて作動する。圧
縮機はエバポレータ４０からの低温・低圧の冷媒ガスを
吸入し、圧縮して、高温・高圧になった冷媒ガスをコン
デンサ３０側へ送り出す。

【００２１】コンデンサ３０は、圧縮機１０の吐出側
（高圧側）に高圧ライン１１を介して接続され、オイル
セパレータ２０を通過した冷媒ガスを冷却し、凝縮液化
させる。

【００２２】エバポレータ４０は、圧縮機１０の吸入側
（低圧側）に低圧ライン１２を介して接続され、コンデ
ンサ３０で液化され、膨張弁（図示せず）を通過して低
温・低圧状態になった冷媒を蒸発させることにより、エ
バポレータ外部（車室内）の空気から熱を奪い、車室内
を冷却する。

【００２３】オイルセパレータ２０は、高圧ライン１１
の途中に設けられ、圧縮機１０から吐出された冷媒ガス
中の潤滑油（油）を分離する油分離部（油分離手段）２
０ａと、油分離部２０ａで分離された油を溜める油保持
部（油保持手段）２０ｂとを備えている。

【００２４】オイル戻し通路（オイル戻しライン）５０
は、オイルセパレータ２０と低圧ライン１２との間に設
けられる。オイル戻しライン５０の途中には、圧力差に
よって開閉する弁６０（例えばスプール弁等）が設けら
れている。

【００２５】例えばスプール弁を用いた場合、スプール
弁を付勢する図示しないスプリングのばね特性を変える
ことによってスプール弁の開弁の時期が調整される。

【００２６】圧縮機１０から吐出された潤滑油を含む冷
媒ガスは、オイルセパレータ２０に導かれ、油分離部２
０ａで冷媒ガス中の潤滑油が分離される。分離された潤
滑油は油保持部２０ｂに溜められる。

【００２７】潤滑油が分離されて潤滑油含有量が低下し
た冷媒ガスは、オイルセパレータ２０から吐出され、コ
ンデンサ３０に導かれ、冷凍サイクルの挙動をする。

【００２８】コンデンサ３０では、圧力一定でガス冷媒
が冷却される。まず、過熱ガスが冷やされて飽和ガスに
なり、それから凝縮が始まり、コンデンサ３０の出口で
は完全に液化する。液化した冷媒はエバポレータ４０へ
送られる。

【００２９】エバポレータ４０では、膨張弁によって低
温・低圧となった冷媒が一定圧力のもと周囲から吸熱
し、蒸発することにより出口ではすべてガスになる。ガ
ス状の冷媒は圧縮機１０の吸入口（図示せず）へ送られ
る。

【００３０】一方、油保持部２０ｂに保持された潤滑油
は、弁６０に作用する圧力差が所定の値になって弁６０
が開弁したとき、オイル戻し通路５０、弁６０及び低圧
ライン１２を介して圧縮機１０に戻される。

【００３１】図２は圧縮機の高圧側及び低圧側の圧力と
運転時間との関係を示す図である。

【００３２】なお、図２において、縦軸は圧力を、横軸
は時間をそれぞれ示し、実線は圧縮機の高圧側の圧力
を、点線は低圧側の圧力をそれぞれ示す。

【００３３】高圧側と低圧側との差圧ΔＰが所定の値に
なったとき、スプリング力で押えつけられている弁６０
が開弁する。差圧ΔＰと開弁との関係は図２に示すとお
りであり、弁６０は圧縮機の運転開始後、差圧ΔＰが所
定の値になる所定時間Δｔ経過後に開弁される。

【００３４】この実施形態によれば、圧縮機１０の運転
開始直後では弁６０がオイル戻し通路５０の途中を遮断
しているので、起動直後の油保持部２０ｂに潤滑油が溜
まっていないときに高圧の冷媒ガスがオイル戻し通路５
０を通じて低圧ライン１２へ流入せず、冷媒ガスがコン
デンサ３０へ導かれ、冷房サイクルを経て所定の冷房能
力を得ることができる。

【００３５】また、圧縮機１０の運転開始から所定の時
間Δｔが経過したときには、オイルセパレータ２０の油
保持部２０ｂに潤滑油が溜まり、その溜まった潤滑油が
オイル戻し通路５０を通して低圧ライン１２へ流入し、
圧縮機１０の吸入側（低圧側）から摺動部（軸受）や作
動部（ピストン、シリンダボア）へ流れるので、圧縮機
１０の内部の潤滑がなされ、焼付が防止される。

【００３６】なお、作動部へ流入した潤滑油は隙間（例
えば圧縮機１０の図示しないピストンとシリンダボアと
の隙間）をシールして冷媒ガスの漏れを防ぐ役目も果た
す。

【００３７】図３はこの発明の第２実施形態に係る空調
装置のブロック構成図であり、第１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。

【００３８】この実施形態は、オイル戻し通路（オイル
戻しライン）１５０をオイルセパレータ２０の出口と圧
縮機１０との間に設けた点で第１実施形態と異なる。

【００３９】オイル戻し通路１５０を、例えば圧縮機１
０の回転軸を回転可能に支持する軸受等の摺動部に接続
し、潤滑油を直接摺動部に導くことも可能である。

【００４０】この実施形態によれば、第１実施形態と同
様の効果を発揮することができる。

【００４１】なお、第２実施形態において、オイル戻し
通路１５０の出口の接続位置を変えることによりピスト
ンとシリンダボアとの間の摺動部やロータとサイドブロ
ックとの間の摺動部に潤滑油を直接導くようにしてもよ
い。

【００４２】例えば、ピストンとシリンダボアとの間の
摺動部に潤滑油を導くときには、ピストンの下死点位置
付近にオイル戻し通路１５０の出口を接続する。

【００４３】また、オイル戻し通路１５０は、圧縮機１
０の吸入側に直接接続してもよい。

【００４４】更に、圧縮機１０内部の吐出側にオイルセ
パレータ２０とオイル戻し通路とを設け、このオイルセ
パレータ２０で冷媒ガス中に混入している潤滑油を分離
し、吐出圧力で吸入側（低圧室やクランク室等）へ戻し
てもよい。

【００４５】また、圧縮機１０の吐出側にオイルセパレ
ータ２０を設け、このオイルセパレータ２０で冷媒ガス
中に混入している潤滑油を分離し、オイル戻し通路を介
して低圧ライン１２へ戻してもよい。

【００４６】上記各実施形態では弁６０としてスプール
弁を用いたが、圧力差を利用する構成の弁であればスプ
ール弁に限るものではなく、リード弁やダイアフラムを
用いてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したようにこの発明の空調装
置によれば、圧縮機の運転開始直後には、冷房サイクル
の挙動をして所定の冷房能力を得ることができるととも
に、所定時間経過後にはオイル戻しラインを通して潤滑
油が低圧ラインへ流入し、圧縮機内部の潤滑がなされ
る。その結果、冷房能力が向上し効率が高まるととも
に、圧縮機の焼付を防止して耐久性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る空調装置
のブロック構成図である。

【図２】図２は圧縮機の高圧側及び低圧側の圧力と運転
時間との関係を示す図である。

【図３】図３はこの発明の第２実施形態に係る空調装置
のブロック構成図である。

【符号の説明】

１０ 圧縮機 １１ 高圧ライン １２ 低圧ライン ２０ａ 油分離部（油分離手段） ２０ｂ 油保持部（油保持手段） ３０ コンデンサ（放熱手段） ４０ エバポレータ（吸熱手段） ５０，１５０ オイル戻し通路（オイル戻しライン） ６０ 弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、この圧縮機の高圧側に接続す
   る高圧ラインに設けられた放熱手段と、前記圧縮機の高
   圧側と前記放熱手段との途中に設けられ、前記圧縮機か
   ら吐出された冷媒ガス中の油を分離する油分離手段と、
   前記油分離手段で分離された油を保持する油保持手段
   と、前記圧縮機の低圧側に低圧ラインを介して接続され
   る吸熱手段と、前記油保持手段と前記低圧ラインとの間
   に設けられたオイル戻しラインとを備える空調装置にお
   いて、 前記オイル戻しラインの途中に、圧力差によって開閉す
   る弁を備えていることを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 圧縮機と、この圧縮機の高圧側に接続す
   る高圧ラインに設けられた放熱手段と、前記圧縮機の高
   圧側と前記放熱手段との途中設けられ、前記圧縮機から
   吐出された冷媒ガス中の油を分離する油分離手段と、前
   記油分離手段で分離された油を保持する油保持手段と、
   前記圧縮機の低圧側に低圧ラインを介して接続される吸
   熱手段と、前記油保持手段と前記圧縮機の低圧側との間
   に設けられたオイル戻しラインとを備える空調装置にお
   いて、 前記オイル戻しラインの途中に、圧力差によって開閉す
   る弁を備えていることを特徴とする空調装置。
3. 【請求項３】 圧縮機と、この圧縮機の高圧側に接続す
   る高圧ラインに設けられた放熱手段と、前記圧縮機の高
   圧側に設けられ、冷媒ガス中の油を分離する油分離手段
   と、前記油分離手段で分離された油を保持する油保持手
   段と、前記圧縮機の低圧側に低圧ラインを介して接続さ
   れる吸熱手段と、前記圧縮機の高圧側と前記低圧ライン
   との間に設けられたオイル戻しラインとを備える空調装
   置において、 前記オイル戻しラインの途中に、圧力差によって開閉す
   る弁を備えていることを特徴とする空調装置。
4. 【請求項４】 圧縮機と、この圧縮機の高圧側に接続す
   る高圧ラインに設けられた放熱手段と、前記圧縮機の高
   圧側に設けられ、冷媒ガス中の油を分離する油分離手段
   と、前記油分離手段で分離された油を保持する油保持手
   段と、前記圧縮機の低圧側に低圧ラインを介して接続さ
   れる吸熱手段と、前記圧縮機の高圧側と前記圧縮機の低
   圧側との間に設けられたオイル戻しラインとを備える空
   調装置において、 前記オイル戻しラインの途中に、圧力差によって開閉す
   る弁を備えていることを特徴とする空調装置。