JPH0413558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷媒圧縮機給油装置の給油量制御機構
に関するものである。

従来の構成とその問題点 従来の冷媒圧縮機給油装置では、ポンプ強制給
油方式、差圧給油方式のいずれの場合とも給油量
の制御方法として冷媒圧縮機等の回転数検出、ま
たは、潤滑油等の差圧検出により制御するもので
あつた。これらの冷媒圧縮機給油装置は、その構
造が検出体と制御体とが別体の場合が多く、構成
が複雑でコスト高となり、また検出体と制御体そ
れぞれのばらつきが生じると正確さに欠ける問題
がある。さらに潤滑油の粘性と無関係な給油量制
御方式であり過不足な給油が行われ、過剰な潤滑
油が冷媒ガスと共に圧縮され冷媒圧縮機の圧縮効
率の低下、および、摺動部の焼付き等の原因にな
る欠点があつた。

上記従来の欠点を改善する一方策として、実公
昭49−647号公報に記載されている通り、常時ほ
ぼ一定量の潤滑油を摺動部に供給する手段が提案
されている。すなわち同公報では、冷媒圧縮機の
始動時には、この時点に必要とする多量の潤滑油
を所要個所に供給し、その後は自動的に該供給量
より少量で、かつほぼ一定量の潤滑油を前記所要
個所に供給し得る装置を提供するものであり、そ
の具体的手段は、冷媒圧縮機の駆動軸に連結した
トロコイドポンプ等の給油ポンプがその回転に比
例して潤滑油供給量が増加しないように、給油ポ
ンプが所定の潤滑油吸入量を超えると冷媒ガスを
部分的に吸い込み、給油ポンプの効率を低下せし
め、潤滑油と冷媒ガスの混合体を各所要個所に定
量供給する構成である。

しかしながら、冷媒圧縮機に用いられる潤滑油
（冷凍機油）は、一般的に、第１図に示すように、
潤滑油中に冷媒ガスが含まれた状態において、潤
滑油の粘度は冷媒の溶解度が大きい程低くなる特
性を示す。その粘度低下の割合は潤滑油と冷媒の
種類とによつて多少の相違がある。記号Ａで示す
潤滑油は車両空調用圧縮機などに使用され、圧縮
機振動が比較的大きくとも軸受などの潤滑油膜切
れが生じないように潤滑油の粘度が大きいもので
ある。また、記号Ｂで示す潤滑油は家庭空調用圧
縮機などに使用されるものの代表例であり、両者
とも冷媒溶解度が20％を超えると極端な粘度低下
を示す。

したがつて、給油ポンプが高速回転するに伴い
潤滑油への冷媒ガス混入量が増加するので定量給
油される潤滑油の粘度が低下し、現実的には摺動
部の損傷を招くという欠点があつた。

また、特公昭44−26512号公報や実公昭53−
14403号公報に記載されている冷媒圧縮の差圧給
油手段、すなわち、吐出冷媒ガス圧力の作用する
油溜と圧縮室との間を連通する給油通路の途中に
絞り通路を設け、油溜の潤滑油を漸次減圧しなが
らその通路途中の摺動部に供給する構成は、給油
ポンプ装置が不要で簡単であるが、冷媒圧縮機に
用いられる潤滑油（冷媒機油）は例えば、Ａは車
両用空調圧縮機などに使用され粘度の比較的大き
いもの、Ｂは家庭空調用圧縮機に使用されるも
の、Ｃは、家庭冷蔵庫用圧縮機に使用されるも
の、といつたように用途によつて種類が相違し、
第２図にも示すようにこの種類によつて粘度も相
違する。よつて絞り通路を通過する潤滑油量にに
大きなバラツキが生じ摺動部給油や圧縮室隙間の
密封作用への影響が大きいという欠点があつた。

一方、チタン−ニツケル合金などで代表される
形状記憶合金を使用しその合金が温度変化に応じ
て設定温度に達した時、自らの形状を記憶された
形状に急激に変化させて流体通路の開度を制御す
る、いわゆるサーモバルブの構成が実開昭56−
56969号公報で提案されている。

この提案のサーモバルブは、水配管の凍結防止
のために流体としての水の温度が０℃近くまで降
下すると形状記憶合金を使用したバネ部材が変形
する弁体を弁座から離し、通路を開き水を流す構
成である。

また、このようなサーモバルブと反対の作動を
するサーモバルブを自動車エンジンの冷却系に使
用した例も周知されている。すなわち、エンジン
冷却水温が設定温度に達するまでサーモバルブが
水路を閉じてエンジンの暖機運転を早め、冷却水
温が設定温度を超えるとサーモバルブが水路を開
く構成である。

このような設定温度を境として流体の通路を開
閉するサーモバルブを上述の特公昭44−26512号
公報や実公昭53−14403号公報に記載された差圧
給油通路に使用して潤滑油の温度上昇に追従して
給油通路の開度を狭め、差圧給油量を一定にする
改善構成も考えられるが、以下に詳述するような
欠点を有する。

すなわち、一般的に、冷媒圧縮機における差圧
供給量Ｑは、次の式で表される。

Ｑ＝Ｋ・Ａ・ΔP ……(1) ここで、Ａは絞り通路部の断面積、ΔPは吐出
ガス圧力の作用する油溜と給油最下流側との間の
圧力差、Ｋは潤滑油の温度・圧力等に依存して定
まり潤滑油の流動性を示す係数である。

なお、潤滑油の流動性は、第１図、第２図で示
した潤滑油中への冷媒溶解度および潤滑油温度の
他に潤滑油圧力によつても変化する。すなわち、
第３図に家庭空調用圧縮機などに用いられる潤滑
油について、潤滑油が60℃における潤滑油（冷凍
機油）に作用する冷媒ガス圧力と冷媒ガスが潤滑
油に溶解する割合との関係を示す。この特性から
明らかなように潤滑油中への冷媒溶解度は冷媒ガ
ス圧力から高いほど大きい。したがつて、第１図
における潤滑油の粘度と冷媒溶解度との関係か
ら、潤滑油の粘度は潤滑油に作用する冷媒ガス圧
力が高いほど低くなる。

上述のように、冷媒圧縮機における潤滑油の流
動性は潤滑油温度と圧力とに影響されるものであ
ることから、上述の差圧給油通路の途中に前述の
作動機構のサーモバルブを設ける給油通路の制御
方法では潤滑油圧力に追従した給油量調整が実質
的に不充分で、差圧給油量の過不足が生じ、圧縮
室への潤滑油流入過多による圧縮効率の低下、摺
動部への給油量不足による焼付きを招くという欠
点があつた。

発明の目的 本発明は上記欠点を無くするために、形状記憶
特性をもつ材料をバネ装置に応用すると共に、潤
滑油の圧力にも追従して給油通路の開度を調整し
て上記欠点を改善することを目的とするものであ
る。

発明の構成 そのための構成として、本発明は、下端が油路
に侵入し温度によつて粘性が変化する潤滑油の給
油経路の途中に前記油路の開度を制御する弁体を
設け、前記弁体を圧縮室側に押す第１のばね装置
と、前記弁体を油溜側に押す第２のばね装置を備
えた差圧給油式の給油装置において、前記第１の
ばね装置と前記第２のばね装置の少なくとも一方
を前記潤滑油の温度が所定温度以上になると変形
する形状記憶特性を有する部材から構成し、温度
上昇に伴う前記形状記憶特性を有する部材のばね
付勢力の変化により前記油路の開度を狭めるよう
にする。

実施例の説明 以下、本発明を、その実施例を示す図面の第４
図、第５図を参考に説明する。

第４図は冷媒圧縮機の圧縮室を最下流側とする
給油通路の最上流側である吐出ガス圧力の作用す
る油溜１に浸漬した給油量制御装置の断面図で、
油吸入管２のシリンダ３の内部には細穴の油路４
を有する弁体５を収納し、弁体５の下側には線膨
張係数が特定温度（例えば約50℃）以上で急増加
してバネ付勢力を増加する特性をもつ形状記憶合
金からなるコイルスプリング６を配置し、弁体５
の上側の油路７には通常の線膨張係数（温度によ
つてあまり線膨張係数が変わらない）の特性をも
つたコイルスプリング８を配置している。さら
に、油吸入管２の開口端には油路９を設けたキヤ
ツプ１０がシリンダ３に圧入されコイルスプリン
グ６を支えている。油路７の穴径はシリンダ３の
穴径より小さく、油路１１より大きく、それぞれ
の接続部で段差１２、段差１３がついている。コ
イルスプリング８は段差１３で支えられており、
弁体５の外径円周溝には弁体５の外周部をシール
するための弾性リング１４が装着されている。

なお、コイルスプリング８が収縮密着したとき
でも弁体５の上端面と段差１３との間に隙間が存
在し、潤滑油の通路が確保されている。

以上の構成において、圧縮機起動後、吐出ガス
圧力の上昇に追従して、潤滑油は油溜１と圧縮室
との間の差圧によつて油路９、シリンダ３、油路
４、油路７を通つて油路１１に流れる。潤滑油の
温度が特定温度（約50℃）以上になるとコイルス
プリング６の線膨張係数が急増してばね定数が大
きくなる。それによつてコイルスプリング６がコ
イルスプリング８の付勢力に抗して弁体５を押し
上げ、弁体５の上端面と油路７の下端面との隙間
を狭めて流動性がよくなつた潤滑油の通過量を制
限する。なお、潤滑油の通路を狭めることによつ
て弁体５の上流側と下流側との間に差圧が生じ、
弁体５はその差圧力によつても上側に付勢され、
給油通路の開度を調整する。圧縮機回転数が増加
するに伴い吐出ガス圧力が上昇し、吸入圧力が低
下して差圧給油通路の上流側と下流側との間の差
圧が大きくなると共に油溜の潤滑油温度も上昇し
潤滑油の粘性が低下するが、油温と差圧の上昇に
追従して弁体５が上側に移動し、給油通路の開度
を狭めてほぼ一定量の給油をする。潤滑油の温度
が特定温度（約50℃）以下になるとコイルスプリ
ング６の線膨張係数が元の値に戻り、ばね定数が
復帰して弁体５はコイルスプリング８の反力で元
の位置に復帰する。なお、弾性リング１４は常に
シリンダ３の内壁を押圧している。

また、第５図は、特定温度以上になると線膨張
係数が急減少してばね定数が小さくなる特性をも
つコイルスプリング６ｂを弁体５ｂの上部（給油
通路の下流側）に配置し、通常のばね特性をもつ
コイルスプリング８ｂを弁体５ｂの下部に配置し
て油路７ｂの下端と弁体５ｂの上端との隙間を変
化させて油路開度を調整する例である。

なお、上記実施例では線膨張係数が変化してコ
イルスプリングの全長を変化させ、それに伴つて
付勢力を変化させる形状記憶特性を備えたばね装
置を用いたが、線膨張係数が変化せずにその自身
の温度が設定温度を超えると急変形して付勢力を
変化させ、設定温度から下がると元の形状に復帰
して付勢力を元に戻す形状記憶特性を備えたばね
装置を用いてもよい。

発明の効果 本発明によれば、冷媒圧縮機が冷時起動（圧縮
機が長い期間停止した状態の後圧縮機自体の温度
が低い状態で起動させることをいう。）し、冷凍
サイクルから未蒸発冷媒液が圧縮機に帰還して液
圧縮による過大な圧縮負荷が発生しやすい状態で
はあるが、吐出圧力と吸入圧力との間の差圧が少
なく、しかも、油溜の潤滑油温度が設定温度に達
していないので、温度変化に追従するばね装置の
付勢力変化が少ないことから絞り通路の開度を狭
めることなく、吐出冷媒圧力が低くて潤滑油中へ
の冷媒溶解度が少なく、かつ油温も低いことから
粘性が高く、流動性の悪い潤滑油を通しやすい状
態の油路開度を保つことができ、それによつて摺
動部への早期給油と充分な油膜形成により摺動部
の耐久性を確保することができる。

また、冷媒圧縮が定常運転、あるいは熱時起動
（圧縮機停止後圧縮機自体がまだ暖かい状態のう
ちに起動させることをいう。）後のように液圧縮
による過大な圧縮負荷もなく、比較的安定した圧
縮軽負荷が継続する状態では、油溜の潤滑油温度
が設定値以上になると共に吐出冷媒ガス圧力が上
昇して潤滑油中への冷媒ガスの溶解度も多くなつ
て粘性が低く、流動性の良くなつた潤滑油を通し
にくいようにばね装置の付勢力と給油通路途中に
設けた弁体の上・下流側間の差圧力とによつて絞
り通路の開度を調整して温度と圧力により粘性が
変化する潤滑油の通路開度を温度と圧力で調整す
る実質的な概定量差圧給油を実現することがで
き、冷媒圧縮機の運転状態に応じて過不足のない
安定した潤滑油供給が比較的安価に得られる。こ
の概定量差圧給油によつて吸入ガスとの過剰な混
合もなくなり圧縮機のシリンダ内への潤滑油流入
が少なくなつて圧縮効率も向上する。さらに、摺
動部への適切な給油が可能となり摺動部耐久性が
向上する。また、通常のばね特性を有するコイル
スプリングの付勢力により、弁体の復帰動作も確
実となり、信頼性が向上する等の効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷媒圧縮機に使用される潤滑油（冷凍
機油）の粘性が冷媒の溶解度によつて変化する状
態を示す特性図、第２図は潤滑油（冷凍機油）の
粘性が温度によつて変化する状態を示す特性図、
第３図は潤滑油に作用する冷媒ガス圧力と潤滑油
中への冷媒ガスの溶解度の関係を示す特性図、第
４図は本発明の実施例における圧縮機給油装置の
縦断面図、第５図は別の実施例における冷媒圧縮
機給油装置の縦断面図である。 １……油溜、２……油吸入管、５……弁体、６
……コイルスプリング（ばね装置）、８……コイ
ルスプリング（ばね装置）、１０……キヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下端が油路に侵入し温度によつて粘性が変化
   する潤滑油の給油径路の途中に前記油路の開度を
   制御する弁体を設け、前記弁体を圧縮室側に押す
   第１のばね装置と、前記弁体を油溜側に押す第２
   のばね装置を備えた差圧給油式の給油装置におい
   て、前記第１のばね装置と前記第２のばね装置の
   少なくとも一方を前記潤滑油の温度が所定温度以
   上になると変形する形状記憶特性を有する部材か
   ら構成し、温度上昇に伴う前記形状記憶特性を有
   する部材のばね付勢力の変化により前記油路の開
   度を狭めることを特徴とする圧縮機の給油装置。