JP2012159008A - 金属部材の加工孔構造、並びにこの加工孔構造を用いて形成された冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不要付随部の発生を伴わずに連通させることができる孔加工、特に簡単な穿孔加工を行うことが可能となる金属部材の加工孔構造を用いて形成された中間仕切板を備えた冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】回転圧縮要素３２と回転圧縮要素３４とによる２段によって冷媒を圧縮する圧縮機と、回転圧縮要素３２、３４との間に挟持された中間仕切板３６と、圧縮機の冷媒吐出配管に接続されたオイルセパレータと、を備えるとともに、二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍サイクル装置において、中間仕切板３６は、回転圧縮要素３２、３４を回転駆動させる回転軸１６が貫通する貫通孔１Ａを中心部側に設けた環状で薄肉の平板形状を有し、貫通孔１Ａの内周面２に開口する吸入口２Ａと第２の回転圧縮要素３４に臨む上面３に開口する吐出口３Ａとの間を、中間仕切板３６の本体の厚さ方向について斜めに穿設させた細径の連通路４によって連通させてある。
【選択図】図７

Description

本発明は、各種の機械部品に加工して穿孔させたオイルやガスなどの各種の流体が通過可能な孔を設けた金属部材の加工孔構造、並びにこの加工孔構造を用いて形成された冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、この冷凍サイクル装置として、例えば圧縮機の冷媒吐出配管に接続されたオイルセパレータを備え、このオイルセパレータにて分離されたオイルを、返油回路を経て圧縮機に戻して成る冷凍サイクル装置が知られている。この種の冷凍サイクル装置は、圧縮機が運転されると冷媒ガスは吸込ポートから１段目のシリンダの低圧室側に吸入され、１段目の圧縮が行われて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポートを通り、オイルセパレータを兼ねたマフラー内に流入して速度を落とす。これによって、冷媒ガスの脈動が平準化されて、密閉容器内に吐出される。密閉容器内に吐出された冷媒ガスは、吸込ポートから２段目のシリンダの低圧室側に吸入され、２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり高圧室側からガスクーラに流入し、そこで放熱して冷却される。

ガスクーラを出た冷媒ガスは、膨張弁で減圧された後、蒸発器に流入して蒸発する。そして、蒸発器に流入した冷媒が蒸発する時に周囲から奪う気化熱により、周囲の空気が冷却されて冷却庫内の冷却や、冷房などが行われる。蒸発器で蒸発した冷媒蒸気はアキュムレータ（気液分離器）を経て吸込ポートから１段目のシリンダの低圧室側に吸い込まれるサイクルを繰り返す（特許文献１参照）。

また、外気温度によってオイル粘度が変化した場合にも、適切な返油を行うことができる冷凍サイクル装置も提案されている（特許文献２参照）。

上記特許文献２に記載の冷凍サイクル装置には、図８に示すように、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間に中間仕切板１００が挟持されている。この中間仕切板１００は、略薄肉環状のものであって、上側のシリンダ３８と下側のシリンダ４０との間に設置されており、図９に示す中間仕切板１００には、密閉容器の底部のオイル溜めに溜められたオイルが、回転軸１６の内部でその回転軸１６の長手方向に設けられた軸孔を介して供給され、そのオイルが通過する細径の流路（以下、「流体流路１０１」と呼ぶ）が形成されている。尚、図８において、符号５４，５６は、上部、下部の支持部材を示す。

特開２００３−１６６４７２号公報 特開２００９−７９８２０号公報

図９に示すように、この中間仕切板１００に形成される流体流路１０１は、回転軸１６が挿通される中心軸孔１０２の内周面１０２Ａから中間仕切板１００の外周面１０３に至るまで、厚さ方向と直交する面方向に沿って平行に貫通させた横孔１０１Ａと、この横孔１０１Ａに連通するように横孔１０１Ａに直交する厚さ方向に形成した縦孔１０１Ｂとで構成された複雑な構造のものである。

このように、上記の流体流路１０１は、流路が２方向にまたがる複雑な構造のものであるので、その流体流路１０１となる孔、特に細孔を形成するのが厄介である。しかも、流体流路１０１の横孔１０１Ａの部分のうち、縦孔１０１Ｂ及び横孔１０１Ｂの双方の細孔が交わる部分より外側部分（以下、これを「不要付随部α」とよぶ）については、本来不要なものである。ところが、厚さの薄い形状の中間仕切板１００に、縦断面形状、つまり厚さ方向の断面形状が途中で折れ曲がった略Ｌ字型を呈する細孔を穿設するのは困難である。このため、上記のような構造となるように、２度孔を設けるような孔加工が施されているわけである。

従って、このような中間仕切板１００にあっては、上記のような経路を有する流体流路１０１を穿設する分、コストが嵩むと共に加工工数も増大している。しかも、特に中間仕切板１００を備えた上記のような冷凍サイクル装置にあっては、上述の不要付随部αがあると、回転中の中間仕切板１００に横孔１０１Ａの中心側から入り込んだオイルは遠心力でその一部が不要付随部αから中間仕切板１００の外周へ飛散する虞もある。このため、オイルの活用効率等の観点からみると、いかにも無駄で不経済であった。

このような事情は、上記した冷凍サイクル装置に設けた中間仕切板に限るものではなく、中心部に貫通孔をくり抜いた薄肉状の板状部材（以下、これを「薄板環状部材」とよぶ）において、その動径方向及び厚さ方向に折れ曲がった径の流路を設ける場合にしばしば生じる問題である。そこで、不要付随部の発生を伴わずに、しかも簡単に上記のような細孔などの穿設を行うことが可能となる孔加工の技術開発求められている。換言すれば、薄板環状部材の厚さ方向について、内周面とこれに直交する上面又は下面との２面間を連通させることができる細孔などの穿設加工の技術開発が求められている。

本発明は、上記した事情に鑑み、薄板環状部材、つまり中心部に貫通孔をくり抜いた厚さの薄い薄板部材において、直交する２方向に対して、不要付随部の発生を伴わずに連通させることができる孔加工、特に簡単な穿孔加工を行うことが可能となる、金属部材の加工孔構造、並びにこの加工孔構造を用いて形成された冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。

即ち、本発明の請求項１の発明の金属部材の加工孔構造は、中心部側に貫通孔を貫通させた薄肉環状で板状の金属部材の、前記貫通孔の内周面に開口した第１の口と、前記内周面及び外周面に交わる２面のうち少なくともいずれか一方の面に開口した第２の口と、の間を連通するように、前記金属部材の本体内部に細径の連通路を設けた金属部材の加工孔構造であって、前記連通路は、前記内周面の第１の口と少なくとも前記何れか一方の面の第２の口との間を連通するように、前記本体の厚さ方向について斜めに穿設させてある、ことを特徴とする。

また、請求項２の発明の冷凍サイクル装置は、少なくとも２段以上の多段回転圧縮要素に設けるとともに、互いの間に、連通路を内部に穿設した中間仕切板を配設した、各回転圧縮要素によって冷媒を圧縮する圧縮機と、を備え、オイルを、前記圧縮機内の前記連通路を含む所定の油回路を循環させるように構成した冷凍サイクル装置において、
前記中間仕切板は、前記回転圧縮要素を回転駆動させる回転軸が貫通する貫通孔を中心部側に有する環状で薄肉の平板形状を有し、
前記連通路は、中間仕切板の前記貫通孔の内周面に開口した第１の開口と、前記内周面に交わる２面のうちの少なくともいずれか一方の面に開口した第２の開口との間を、厚さ方向について斜めに穿設させて連通させた、ことを特徴とする。

また、請求項３の発明の冷凍サイクル装置は、下側の第１の回転圧縮要素と上側の第２の回転圧縮要素とによる２段によって冷媒を圧縮する圧縮機と、金属部材からなり前記第１の回転圧縮要素と第２の回転圧縮要素との間に挟持された中間仕切板と、前記圧縮機に接続されたオイルセパレータと、を備えるとともに、二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍サイクル装置において、
前記中間仕切板は、
前記第１及び第２の回転圧縮要素を回転駆動させる回転軸が貫通する貫通孔を中心部側に設けた環状で薄肉の平板形状を有し、
前記貫通孔の内周面に開口する吸入口と前記第２の回転圧縮要素に臨む上面に開口する吐出口との間を、中間仕切板の厚さ方向について斜めに穿設させた連通路によって連通させてある、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複雑な内部配置の連通路を直線的に穿孔することで実現できるので、たとえば細孔の穿設であっても、高精度な穿孔技術を必要とすることなく、容易に穿孔できるようになる。

請求項２の発明によれば、請求項１がもたらす効果の他に、従来どうしても付随して形成されてしまう、不要であってもオイルの有効活用を阻害していた不要付随部が形成されずに済むので、好都合である。

請求項３の発明によれば、上記請求項２の発明がもたらす効果と同様の効果が得られるようになる。

本発明の実施形態に係る加工孔構造が適用された金属部材を示す平面図である。 その断面図である。 図１に示す金属部材の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置を構成する、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサの縦断側面図である。 図４の冷凍サイクル装置におけるＶ−Ｖ線矢視断面図である。 本発明の冷凍サイクル装置における冷媒回路の概略図である。 本発明の冷凍サイクル装置の要部を説明図である。 従来の冷凍サイクル装置の要部を示す説明図である。 図８に示す冷凍サイクル装置の中間支持板に設けられた流体流路を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の加工孔構造が適用された金属部材１を示すものであり、この金属部材１は、適宜の金属で形成された厚さが薄く、かつ、ドーナッツ形状を呈するもの、つまり薄肉環状の板状部材であって、後述する内周面２と上面３との間を連通するようにして、細径の連通路４が穿設されている。

金属部材１には、本体中央部に所要の内径寸法を有する貫通孔１Ａが形成されており、この貫通孔１Ａには回転軸１６が嵌まり込んでいる。また、この貫通孔１Ａの内周面２には、第１の口（以下、これを「吸込口２Ａ」とよぶ）が開口されている。また、金属部材１の内周面２及び外周面５に直交する（なお、本発明では、特にこのように２面が必ずしも９０度に直交する配置関係でなくてもよい。）状態で交差する上面３及び下面６のうち、上面３には、第２の口（以下、これを「吐出口３Ａ」とよぶ）が開口されている。

連通路４は、図２に示すように、内周面２の吸込口２Ａと上面３の吐出口３Ａとの間を連通するように、金属部材１の本体部分の厚さ方向について斜めに穿設させてある。この連通路４は、所要の方向、即ち、重力作用に逆らって上方に流体が吸引される効果、例えばイジェクタ効果、呼び水（さそい水、迎え水）効果、或いは流体力学的に知られたベルヌーイの定理のような各種原理などを応用した適宜効果等をもたらすことができるような、適宜の内径、即ちφ１ｍｍ程度の細径であって、上記の効果が得られるような適宜の穿孔角度、例えば１５°〜３０°程度の傾斜角度などに形成された構造となっているが、このような細径の連通路に限定されるものではない。

連通路４の穿設方法については、金属部材１の上面３の吐出口３Ａから貫通孔１Ａに向けて、所要の傾斜角度θで内周面２の開口すべき吸込口２Ａとなるべき位置まで貫通するように穿孔させればよい。これにより、内周面２まで連通路４がストレート状に穿設される。つまり、内周面２の所定位置に吸込口２Ａを正確に開口させることができる。また、この連通路４の穿設方法によれば、［背景技術］の欄で図９を用いて説明した縦横２方向に細孔などを穿設させる面倒な作業が不要となる。しかも、本実施形態の穿設方法で穿設された連通路の加工孔構造によれば、図９に示す従来の流体流路１０１に形成されていた不要付随部αが形成されずに済む。

尚、この連通路については、本実施形態のような穿孔の方向が金属部材１の中心部Ｏに対して、位相的なずれを生じていない、言わば標準的な構成のものに限定されるものではない。即ち、例えば図３に示すように、連通路４´の穿孔方向が変則的なイレギュラーな向きに指向する（例えば、図３に示す連通路４´では、動径方向はＲ´に対して、角度δだけずれている）、複雑な配置の細径連通路であっても、高度な加工技術を要せずに容易に穿孔加工することができる。

即ち、図９に示す従来の縦横２方向から穿孔させたものを組み合わせる孔構造であったならば、先に穿孔された第１の通路に対して、次に穿孔させる第２の通路を正確に合致させて連通させることが困難であるが、本発明の加工孔構造を穿孔させる方法によれば、連通路４´を容易に、かつ、正確に実現させることができるわけである。

次に、図面に基づき本願発明に係る他の実施形態について詳述する。
図４は本発明の加工孔構造が適用された金属部材である中間仕切板３６を用いた、冷凍サイクル装置を構成する、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図である。

この図において、符号１０は二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒として使用する内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサ（圧縮機に相当）で、このロータリコンプレッサ１０は、鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる圧縮機構部１８にて構成されている。

密閉容器１２は底部をオイル溜め５８とし、電動要素１４と圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されている。このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には、電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。

該電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とから構成されている。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。

ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の図示しない歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを埋設して構成されている。また、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には、本発明に係る中間仕切板３６が挟持されている。

即ち、圧縮機構部１８の第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、本発明の第１の実施形態である図１及び図２に示すような構成の中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上側のシリンダ３８と、下側のシリンダ４０と、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下の偏心部４２、４４に嵌合されて上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する上下のローラ４６、４８と、コイルバネ７６、７７と背圧により付勢されて先端をこれら上下のローラ４６、４８にそれぞれ当接させ、上下のシリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側ＬＲと高圧室側ＨＲ（図５）に区画する上下のベーン５０、５２と、シリンダ３８の上側の開口面及びシリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成されている。

回転軸１６内には上下に渡って図示しない給油通路が形成されており、この給油通路の下端は回転軸１６の下端に設けられた図示しないオイルポンプなどに連通し、上端は電動要素１４の上端において開放している。そして、オイル溜め５８に帰還したオイルは、オイルポンプで汲み上げられ給油通路から第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４のシリンダ３８、４０や回転軸１６の軸受け（上部支持部材５４及び下部支持部材５６）等の摺動部に供給されて潤滑する。

一方、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート５５（図２参照。下部支持部材５６は図示せず）にて上下のシリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上部支持部材５４は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー６６、下カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。

尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下のシリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する図示しない連通路（但し、この連通路のうち、中間仕切板３６を貫通する連通路の部分については、図１，２における金属部材１の連通路４と同等の構造を有する）にて連通されている。該連通路の上端には中間吐出管１１が立設され、この中間吐出管１１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒が密閉容器１２内に吐出される。

次に、第２の回転圧縮要素３４の、ベーン５０の周辺構造を、図４及び図５を参照して詳しく説明する。シリンダ３８には前記吐出消音室６２と図示しない吐出弁を介して連通する吐出ポート７０と前述した吸込ポート５５が形成されており、これらの間に位置してシリンダ３８には半径方向に延在する案内溝７２が形成されている。そして、前記ベーン５０はこの案内溝７２内に摺動自在に収納されている。

ベーン５０は、前述した如くその先端をローラ４６に当接させてシリンダ３８内を低圧室側ＬＲと高圧室側ＨＲとに区画する。そして、吸込ポート５５はこの低圧室側ＬＲに開口し、吐出ポート７０は高圧室側ＨＲに開口している。

シリンダ３８には、案内溝７２の外側（密閉容器１２側）に当該案内溝７２に連通して背圧室７４が形成されている。この背圧室７４は図示しない連通路にて前記吐出消音室６２に連通されており、それによってベーン５０に高圧の背圧が印加される。尚、前記コイルバネ７６は、案内溝７２側から案内溝７２の離間側方向に延在して背圧室７４内に収納され、ベーン５０の外側に当接してベーン５０の先端を常時ローラ４６側に付勢する。また、７６Ａは抜け止めでコイルバネ７６の後端を固定する。

係る密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブＳ１〜Ｓ４がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブＳ１内にはシリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端はシリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブＳ４に至り、他端はスリーブＳ４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。

また、スリーブＳ２内にはシリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端はシリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端は図示しないアキュムレータ（気液分離器）を介して冷却器８９（図６に図示）に接続される。また、スリーブＳ３内には冷媒吐出管９６が挿入接続されており、この冷媒吐出管９６には密閉容器１２の外側においてオイルセパレータ８０が溶接により接続固定されている。

このオイルセパレータ８０は、鋼板からなる所定容量の縦長円筒形タンクにて構成されており、冷媒吐出管９６は係るタンク状のオイルセパレータ８０内に入り、当該オイルセパレータ８０内の上部において開口している。オイルセパレータ８０の上端には冷媒配管９８が溶接にて接続固定されており、この冷媒配管９８は、オイルセパレータ８０内上部に開口している。

オイルセパレータ８０の下部にはオイル戻し管８２（返油回路に相当）が接続されており、このオイル戻し管８２の一側端部はオイルセパレータ８０内下部に開口すると共に、他側は容器本体１２Ａに接続され、端部は当該容器本体１２Ａを貫通して密閉容器１２内に開口している。本実施形態では、図４に示すようにオイル戻し管８２の先端は密閉容器１２内の電動要素１４と圧縮機構部１８との間に開口（前記中間圧の密閉容器１２内に開口）している。このオイル戻し管８２には、電動膨張弁８３（減圧機構に相当）が設けられており、この電動膨張弁８３は、メモリを備えた汎用マイクロコンピュータにて構成され、冷凍サイクル装置の制御を行う図示外の制御装置に接続されている。

前記オイルセパレータ８０内には、図示しないがオイルセパレータ８０内の空間を上下に仕切るかたちでオイル分離具が設けられている。そして、前記冷媒吐出管９６からオイルセパレータ８０内に流入した冷媒ガスはオイル分離具を通過する過程で冷却され、冷媒ガスと共に吐出されたオイルはオイル分離具に付着して冷媒ガスから分離する。分離されたオイルは、オイルセパレータ８０内下部に流下貯溜され、オイル戻し管８２内を通って密閉容器１２内に流入し、底部のオイル溜め５８に帰還する。尚、密閉容器１２内は中間圧、オイルセパレータ８０内は後述するが２段目の圧縮が行われて高温・高圧のため、オイルセパレータ８０内のオイルは圧力差で密閉容器１２内に流入することとなる。

即ち、冷凍サイクル装置１は、図６に示すようにロータリコンプレッサ１０（第２の回転圧縮要素３４）の、吐出側の冷媒吐出管９６はオイルセパレータ８０に接続され、オイルセパレータ８０の出口側の冷媒配管９８は、室外熱交換器としてのガスクーラ８４に接続されている。ガスクーラ８４の出口側の配管Ｖは減圧装置としての膨張弁８６を介して熱交換器としての冷却器８９に接続され、冷却器８９の出口側は前記ロータリコンプレッサ１０（第１の回転圧縮要素３２）の吸込側の冷媒導入管９４に接続される環状の冷媒回路を構成している。尚、９０は、外気温度を検出するための外気温度センサで、直射日光や雨風等が当たらない室外に取り付けられている。

また、ロータリコンプレッサ１０の運転制御を行うと共に、電動膨張弁８３の絞り量を制御してオイルセパレータ８０内に貯留されたオイルを、オイル戻し管８２から密閉容器１２内に戻す返油量を調整できるようにするため、図示外の制御装置が設けられている。

ここで、温度が高いとオイルの粘土は低くなり、オイル戻し管８２内には大量のオイルが流れ、温度が低いと粘土は高くなり、オイル戻し管８２内には温度が高い時よりもオイルの流れ量が減少する。そこで、図示外の上記制御装置は、オイルセパレータ８０内のオイルが空にならならず、適切な返油量の制御を行えるように制御している。

即ち、この制御装置は、外気温度センサ９０が検出した外気温度によって電動膨張弁８３の絞り量の制御を行う。これにより、返油量を適切に制御できるように構成している。返油量の制御は、例えば外気温度センサ９０が検出した外気温度が＋３０℃以上の場合、制御装置は絞り開度を小さくして、電動膨張弁８３の絞り量を最小（ｍｉｎ）に開き、オイルが大量に流れてしまうのを防止する。この時、電動膨張弁８３は閉じていない。
また、制御装置は、外気温度センサ９０が検出した外気温度が＋２０℃〜＋３０℃の場合は、ｍｉｎの場合よりも少許絞り開度を大きくし、外気温度が＋１０℃〜＋２０℃の場合は、外気温度が＋２０℃〜＋３０℃の場合よりも少許絞り開度を大きくして、オイルの流量を調整する。即ち、制御装置は、外気温度が高い場合は電動膨張弁８３の絞り開度を小さくし、低い場合には電動膨張弁８３の絞り開度を大きくする方向で制御する。

また、制御装置は、外気温度センサ９０が検出した外気温度が０℃〜＋１０℃の場合は、外気温度が＋１０℃〜＋２０℃の場合よりも少許絞り開度を大きくし、外気温度が−１０℃〜０℃の場合は、外気温度が０℃〜＋１０℃の場合よりも少許絞り開度を大きくして、オイルの流量を調整する。更に、外気温度センサ９０が検出した外気温度が−１０℃以下の場合は、制御装置は絞り量を最小にして、電動膨張弁８３の絞り量を最大（ｍａｘ）に開いてオイルの流量を調整するように構成している。

以上の構成で次に動作を説明する。尚、冷凍サイクル装置に用いる冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ₂）が使用される。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。

そして、ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下の偏心部４２、４４に嵌合された上下のローラ４６、４８が上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、冷媒導入管及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、ローラ４８とベーン５２の動作により１段目の圧縮が行われて中間圧となりシリンダ４０の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管１１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧となる。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブＳ４から出て冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して、図５に示す吸込ポート５５からシリンダ３８の低圧室側ＬＲに吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温・高圧の冷媒ガスとなる。

高温・高圧の冷媒ガスは、高圧室側ＨＲから吐出ポート７０を通り上部支持部材５４内に形成された吐出消音室６２を経て、冷媒吐出管９６内を通り、オイルセパレータ８０内に吐出される。オイルセパレータ８０内に吐出された冷媒ガスは、オイルセパレータ８０内に設けられたオイル分離具を通過する過程で、上述の如く冷媒ガスに溶け込んでいるオイルが分離される。

そして、オイル分離具でオイルが分離された冷媒ガスは冷媒配管９８からオイルセパレータ８０外に出て外部のガスクーラ８４内に流入する。このガスクーラ８４で冷媒は放熱した後、膨張弁８６で減圧され、冷却器８９に流入する。そこで冷媒が蒸発し、その後、前記アキュムレータを経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。

そして、オイルセパレータ８０内で冷媒ガスと分離されたオイルは、高圧のオイルセパレータ８０（タンク）内に貯留される。オイルセパレータ８０内に貯留されたオイルは、高圧でオイル戻し管８２に押し出され、オイル戻し管８２内を通り、絞り量が制御された電動膨張弁８３を経て密閉容器１２内に流入し、底部のオイル溜め５８に帰還する。このとき制御装置は、前述した如き外気温度センサ９０が検出した外気温度に基づいて、オイルセパレータ８０内のオイルが空にならないように好適に電動膨張弁８３の絞り量を制御する。これによって、制御装置は外気温度によってオイル粘度が変化した場合にも、適切な返油を行うことができるようになる。

このように、オイル戻し管８２に、絞り量を制御可能な電動膨張弁８３と、この電動膨張弁８３における絞り量を制御可能な制御装置を設けており、この制御装置は、外気温度若しくは実質的に当該外気温度を把握可能なパラメータに基づいて、電動膨張弁８３の絞り量を制御するように構成している。

そして、制御装置は、外気温度センサ９０が検出した外気温度が高い場合には電動膨張弁８３の絞り開度を小さくし、低い場合には絞り開度を大きくする方向で制御することにより、外気温度によってオイル粘度が変化した場合にも、適切な返油制御が可能となる。これにより、オイルセパレータ８０を通過して冷媒回路に流出するオイルを削減し、或いは、オイルの流出を阻止し、ロータリコンプレッサ１０のオイル枯渇を防止して冷凍サイクル装置としての性能と信頼性の向上を図ることができる。

次に、図１及び図２に示す加工孔構造を設けた金属部材である中間仕切板３６を用いた本発明に係る冷凍サイクル装置における、油回路の要部について、図７を参照しながら詳細に説明する。

この中間仕切板３６は、本発明の実施形態に係る図４に示す冷凍サイクル装置の圧縮機構部１８の要部を構成する上下のシリンダ３８、４０の間に挟持されている。従って、本実施形態では、密閉容器１２底部のオイル溜め５８に設けた図示外のパドル、またはオイルピックアップを備えるオイルポンプの回転により、オイル溜め５８内から汲み上げられたオイルは、回転軸１６の内部でその回転軸１６の長手方向に設けられた軸孔を介して下部シリンダ４０のシリンダ室４０Ａ内に供給される。

さらに、オイルは、回転軸１６の内部でその回転軸１６の長手方向に設けられた軸孔を介して回転軸１６の回転軸と直交する方向に設けられた細孔（図示せず）から中間仕切板３６の貫通孔１Ａを経由して中間仕切板３６の連通路４に吸入される。

これによって、上記オイルは、上部シリンダ３８のシリンダ室３８Ｂの低圧室側ＬＲ（図５参照）に冷媒と共に流入し、このシリンダ室３８Ｂ内部を潤滑させる。その後、このオイルは、高圧室側ＨＲ（図５参照）から冷媒吐出管９６を介してロータリコンプレッサ１０外に吐出される。

従って、中間仕切板３６には、従来の連通路のような、縦孔及び横孔の双方の孔が交差する部分より外側部分である無駄な不要付随部が形成されていないので、中間仕切板３６より上方に無駄なくオイルを吐出させることができ、オイルの有効活用の比率が高まる。

また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の様々な変更を行っても本発明は有効である。即ち、本実施形態の冷凍サイクル装置では、２段式の圧縮要素で構成したが、例えば３段以上の圧縮要素のそれぞれの間に、本発明の加工孔構造を用いた中間仕切板を介装させてあってもよい。

１ 金属部材
１Ａ 貫通孔
２ 内周面
２Ａ 吸込口（第１の口）
３ 上面（一方の面）
３Ａ 吐出口（第２の口)
４，４´ 連通路
５ 外周面
６ 下面
１０ ロータリコンプレッサ（圧縮機）
１２ 密閉容器
１２Ａ 容器本体
１８ 圧縮機構部
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８ 上側のシリンダ
４０ 下側のシリンダ
４６、４８ 上下のローラ
５０、５２ ベーン
５４ 上部支持部材
５５ 吸込ポート
５６ 下部支持部材
７０ 吐出ポート
８０ オイルセパレータ
８２ オイル戻し管
８４ ガスクーラ
８９ 冷却器
９６ 冷媒吐出管
ＬＲ 低圧室側
ＨＲ 高圧室側

Claims (3)

1. 中心部側に貫通孔を貫通させた薄肉環状で板状の金属部材の、前記貫通孔の内周面に開口した第１の口と、前記内周面及び外周面に交わる２面のうち少なくともいずれか一方の面に開口した第２の口と、の間を連通するように、前記金属部材の本体内部に細径の連通路を設けた金属部材の加工孔構造であって、
   前記連通路は、前記内周面の第１の口と少なくとも前記何れか一方の面の第２の口との間を連通するように、前記本体の厚さ方向について斜めに穿設させてある、
   ことを特徴とする金属部材の加工孔構造。
2. 少なくとも２段以上の多段回転圧縮要素に設けるとともに、互いの間に、連通路を内部に穿設した中間仕切板を配設した、各回転圧縮要素によって冷媒を圧縮する圧縮機と、を備え、オイルを、前記圧縮機内の前記連通路を含む所定の油回路を循環させるように構成した冷凍サイクル装置において、
   前記中間仕切板は、前記回転圧縮要素を回転駆動させる回転軸が貫通する貫通孔を中心部側に有する環状で薄肉の平板形状を有し、
   前記連通路は、中間仕切板の前記貫通孔の内周面に開口した第１の開口と、前記内周面に交わる２面のうちの少なくともいずれか一方の面に開口した第２の開口との間を、厚さ方向について斜めに穿設させて連通させた、
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 下側の第１の回転圧縮要素と上側の第２の回転圧縮要素とによる２段によって冷媒を圧縮する圧縮機と、金属部材からなり前記第１の回転圧縮要素と第２の回転圧縮要素との間に挟持された中間仕切板と、前記圧縮機に接続されたオイルセパレータと、を備えるとともに、二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍サイクル装置において、
   前記中間仕切板は、
   前記第１及び第２の回転圧縮要素を回転駆動させる回転軸が貫通する貫通孔を中心部側に設けた環状で薄肉の平板形状を有し、
   前記貫通孔の内周面に開口する吸入口と前記第２の回転圧縮要素に臨む上面に開口する吐出口との間を、中間仕切板の厚さ方向について斜めに穿設させた連通路によって連通させてある、
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

Images