JPH04255578A - 変速機付き圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍回路に接続される
冷媒用圧縮機を変速機によって変速駆動することにより
圧縮能力を制御可能とする変速機付き圧縮機における潤
滑システムの改良に関するもので、例えば自動車用空調
装置の冷媒圧縮機に実施するのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】冷媒用圧縮機に数個の円錐形摩擦車とリ
ング等からなる遊星型の摩擦式無段変速機を付設し、圧
縮機の回転数を無段階に制御して冷房能力を調整し、消
費動力の節約を可能とする変速機付き圧縮機の一例が、
特開昭６２−１７０７８７号公報に記載されている。こ
の種の変速機付き圧縮機においては、変速機等の潤滑、
冷却のために変速機が冷媒用圧縮機の吸入室内に設けら
れ、変速機の各部分が圧縮機に吸入される冷媒中に混入
されている冷凍機油に触れるようにすること、及び、前
記吸入室の底部に溜まった冷凍機油を変速機の回動する
部分によって撥ねかけることにより、摩擦係合部や摺動
部等に潤滑油である冷凍機油を供給し、潤滑、冷却する
ように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】冷凍回路の蒸発器から
冷媒と共に吸入されて圧縮機へ帰還する冷媒には、冷媒
用圧縮機を潤滑するための冷凍機油が液状あるいはミス
ト状で混入しており、その冷凍機油には通常１０〜３０
％の冷媒が溶解しているため、この冷凍機油を前記のよ
うな潤滑方式によって変速機の摩擦伝動部に直接供給し
て潤滑を行うと、図２に示すように、動力伝達に必要な
トラクション係数が冷媒の溶解度（含有率）の増大に対
応して大きく低下するので、摩擦式無段変速機のスリッ
プ率が増加して、摩擦車等の表面に異常磨耗を生じると
いう問題がある。

【０００４】本発明はこの問題に対処し、変速機の潤滑
にも利用される圧縮機用の冷凍機油に冷媒が溶解するの
を可及的に抑制し、変速機のトラクション係数を高く保
つことによって、高速においても変速機のスリップ率を
低く抑え、変速機付き圧縮機の作動の信頼性を高めるこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決するために、冷凍回路に接続される冷媒用の圧縮機と
、前記圧縮機に付属してそのシャフトを駆動するように
連結される変速機と、伝熱性の材料からなり前記圧縮機
の吸入側の低圧室を前記変速機を収容する変速機室と前
記圧縮機への冷媒の吸入室との２室に区画する隔壁と、
前記隔壁に開口して前記２室を連通させる小径の均圧孔
と、前記圧縮機の吐出側の高圧室を拡大して形成される
オイル分離室と、前記オイル分離室の底部に溜まる冷凍
機油を吐出側と吸入側との圧力差を利用して前記圧縮機
のシャフトの周囲を経て前記吸入室と区画された前記変
速機室内へ流入させるための絞り通路とを備えているこ
とを特徴とする変速機付き圧縮機を提供する。

【０００６】

【作用】本発明の圧縮機が冷凍回路に接続された状態で
運転されるとき、付属している変速機は、動力の供給を
受けて必要な回転数の駆動回転力を圧縮機のシャフトに
与え、圧縮機が要求に見合った流量の冷媒を吐出するこ
とができるように圧縮機本体を駆動する。圧縮機によっ
て圧縮された高温、高圧の冷媒は、オイル分離室におい
て比重の差等によって混入していた冷凍機油を分離され
、純度を高められて冷凍回路へ流れる。オイル分離室に
おいて冷媒から分離された冷凍機油には未だ冷媒が相当
な割合で溶存しているが、オイル分離室に比較的長時間
滞留する間に、高温であるため溶存冷媒の大部分は蒸発
して冷凍機油から分離し、冷凍回路へ流れる冷媒に合流
する。

【０００７】オイル分離室の底部に溜まった冷媒を殆ど
含まない冷凍機油は、吐出側と吸入側との差圧によって
圧縮機のシャフトの周囲に設けられた絞り通路を圧送さ
れ、流量を制限された状態でシャフト付近の軸受等を潤
滑しながら変速機室へ流入する。冷凍機油の溶存冷媒の
分離は変速機室でも続行され、純度が高められることに
よって潤滑性が良くなった冷凍機油は変速機の各部分を
十分に潤滑し、摩擦摺動部はもとより、摩擦係合伝動部
でも磨耗を防止し、トラクション係数を向上させて、動
力が効率良く圧縮機に伝達されるようにする。変速機室
において分離された冷媒は、隔壁に開口している小径の
均圧孔を通って吸入室の冷媒に合流し、再び圧縮機に吸
入される。

【０００８】変速機室内の冷凍機油は伝熱性のある隔壁
を通じて、隣接する吸入室にある低温の吸入冷媒によっ
て冷却されるので、変速機が伝動によって発熱しても過
熱が防止される。また、変速機室内の圧力は隔壁に開口
する小径の均圧孔によって圧縮機の吸入室と同じ低い圧
力に維持され、溶存冷媒の蒸発が容易になっている。変
速機室の冷凍機油は、均圧孔から過剰分がオーバーフロ
ーすることによって、常に適正量が保たれる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を、添付の図面（図１）を用
いて詳細に説明する。図中、１００は車両用空調装置に
おいて冷媒を圧縮するために使用されるベーン型等の容
積型圧縮機を示し、２００は、数個の遊星摩擦車２０２
を１個のリング２０４と各１個の入力摩擦車２０６及び
出力摩擦車２０８とに係合させた形式の摩擦式無段変速
機を示している。

【００１０】圧縮機１００の吸入側の低圧室１０２は、
伝熱性の良い金属板からなる隔壁２４０によって２つの
部分に区画され、それによって吸入室１０４と変速機室
２３０とを形成している。隔壁２４０には、両室１０４
、２３０間を連通する直径１〜３ｍｍ程度の小径の均圧
孔２４２が開口しており、また、両室間の伝熱を促進す
る放熱フィン２４４が両側又は片側に多数突設されてい
る。

【００１１】圧縮機１００の吐出側の高圧室１０６には
吐出通路１０８が設けられて、図示しない冷凍回路の凝
縮器に連通しているとともに、高圧室１０６の拡大され
た下部領域はオイル分離室１１０を形成していて、吐出
された高圧の冷媒から比重の差等によって分離された冷
凍機油が底部に溜まるようになっている。オイル分離室
１１０に溜まった冷凍機油は吐出圧を帯びているから、
吸入側との差圧を利用して冷凍機油を変速機室２３０へ
供給するために、オイル分離室１１０の冷凍機油は圧縮
機１００のハウジングに設けられた一連の連通孔１２０
を通って、圧縮機１００のシャフト１３０とそれを支持
するセンターハウジング１４０のボス部１４２との隙間
（通常０、０５〜０、１ｍｍ程度）１３２に送り込まれ
、更に、シャフト１３０先端のスプライン１３４とそれ
に嵌合しているディスク２１０のスプライン孔との隙間
や、摩擦式無段変速機２００内部のスラスト軸受２２０
及びラジアル軸受２２２等の中を通って、低圧の変速機
室２３０へ流出するように構成されている。

【００１２】摩擦式無段変速機２００は、その中心に図
示しない自動車のエンジンからベルトを介して回転駆動
されるプーリ２１４を取りつけられた入力軸２１６を有
し、入力軸２１６は軸受２１８によって支持されると共
に、圧縮機１００のフロントハウジング１５０に形成さ
れる低圧室１０２の一部を前述のように隔壁２４０によ
って区画してなる変速機室２３０の内部において、入力
軸２１６に固着した円板状の入力摩擦車２０６を備えて
いる。

【００１３】入力摩擦車２０６のハブ上に設けられたラ
ジアル軸受２２２及びスラスト軸受２２０によってカム
ディスク２５０が軸承される。カムディスク２５０の右
端面には、出力回転検出用リング２５２を挟んで、前述
のように圧縮機１００のシャフト１３０に取りつけられ
たディスク２１０がボルト２５４によって連結されてい
る。また、カムディスク２５０は、公知の推力発生用カ
ム機構２５６を介して出力摩擦車２０８を後方から支持
している。出力摩擦車２０８はカムディスク２５０の円
筒形部分の上に相対回転可能に遊嵌されており、カムデ
ィスク２５０に対する相対回転角度が大きくなるにつれ
て、推力発生用カム機構２５６により軸方向前方に向か
って強く押しやられて、各遊星摩擦車２０２に対する出
力摩擦車２０８の摩擦圧接力はもとより、入力摩擦車２
０６やリング２０４のそれをも増加させる作用をする。

【００１４】入力摩擦車２０６と出力摩擦車２０８との
間で自由に回転することができるキャリヤ２５８によっ
て、数個の遊星摩擦車２０２の回転軸が同じ円周上に等
間隔に、且つ入力軸２１６に対して同じ角度をなすよう
に軸承されており、これらの遊星摩擦車２０２の各円錐
形摩擦面には、共通のリング２０４が摩擦係合している
。リング２０４は、回動は阻止されているが変速操作機
構２６０によって軸方向に移動調節されることができ、
それによって各遊星摩擦車２０２の円錐形摩擦面におけ
るリング２０４との係合点の有効半径が一斉に変化する
ようになっている。そして、各遊星摩擦車２０２の基部
に形成された筒形摩擦面には入力摩擦車２０６が同時に
摩擦係合すると共に、円錐形の底部に相当する円板形摩
擦面には出力摩擦車２０８が同時に摩擦係合することに
よって、遊星型の摩擦式無段変速機２００が構成されて
いる。

【００１５】作動状態において、エンジンによりプーリ
２１４が回転駆動されると、入力軸２１６と一体の入力
摩擦車２０６が回転し、静止しているリング２０４に沿
って遊星摩擦車２０２を転動させることにより出力摩擦
車２０８に回転が取り出される。入力摩擦車２０６の回
転数が一定であるとき、出力摩擦車２０８の回転数は変
速操作機構２６０によって位置決めされるリング２０４
の軸方向位置によって決まる。したがって、変速操作機
構２６０によってリング２０４を軸方向に移動させれば
、出力摩擦車２０８の回転数は無段階に変化する。逆に
、エンジンや入力軸２１６と共に入力摩擦車２０６の回
転数が変化するときでも、この摩擦式無段変速機２００
をその変化に合わせて変速操作すれば、圧縮機１００の
シャフト１３０の回転数をほぼ一定に維持することが可
能になる。この作用によって、変速機付き圧縮機は、エ
ンジンの回転数が変動しても常に所定の流量の冷媒を圧
縮して吐出するので、空調能力を理想的に制御すること
が可能になる。

【００１６】シャフト１３０が回転することにより圧縮
機１００が駆動され、冷凍回路の蒸発器から吸入口１１
２、吸入室１０４及び吸入ポート１１４を通じて低温、
低圧の冷媒を吸入し、圧縮して高圧室１０６へ吐出する
。吐出された冷媒が高圧室１０６の拡大された部分であ
るオイル分離室１１０において一時停滞する間に、混入
している液状あるいはミスト状の冷凍機油を比重の差等
によって分離して冷媒の純度が高められ、吐出通路１０
８から冷凍回路の凝縮器の方へ導かれて、空調装置にお
ける作動流体として利用される。分離してオイル分離室
１１０の底部に溜まる冷凍機油は、圧縮された冷媒の圧
力と熱を受けて高温、高圧となっているから、中に溶解
して残存していた冷媒も蒸発して分離され、冷凍機油の
純度が高められるため、その潤滑性が向上する。

【００１７】オイル分離室１１０の底部に溜まった冷凍
機油は、前述のように、圧縮機の吐出側と吸入側との圧
力差により、連通孔１２０から流体の絞りとして作用す
るシャフト１３０周りの隙間１３２、スプライン１３４
の隙間等によって所定の流量に制限されて変速機室２３
０へ流れ込む。途中にあるスラスト軸受２２０やラジア
ル軸受２２２、あるいは圧縮機１００の軸受等がこの冷
凍機油によって潤滑されることは言うまでもない。変速
機室２３０に溜まった冷凍機油は旋回する遊星摩擦車２
０２や入力摩擦車２０６、出力摩擦車２０８等によって
掻き上げられ、それらの摩擦係合面を潤滑する。

【００１８】変速機室２３０内の冷凍機油の量が所定の
量に達したときは、冷凍機油は均圧孔２４２からオーバ
ーフローして吸入室１０４へ流出し、変速機室２３０の
冷凍機油の量を適正に維持する。吸入室１０４へ流出し
た冷凍機油は、圧縮機１００のベーン等を潤滑した後、
圧縮された冷媒と共に高圧室１０６へ吐出される。その
冷凍機油は前述の説明のようにして変速機室２３０へ循
環することになるので、冷凍回路へ流れる冷媒に混入す
る冷凍機油の量は極めて少なくなり、冷凍サイクルの作
動状態もより良好なものとなる。

【００１９】冷凍機油は変速機２００の色々な摩擦摺動
面あるいは摩擦係合面を潤滑して高いトラクション係数
を維持すると共に磨耗を防止する。また、変速機室２３
０内では変速機の摩擦損失等による発熱があるが、冷凍
機油が冷却剤としてその熱を奪うので、変速機２００の
過熱が防止される。この際に冷凍機油が加熱されること
によって、その中に溶解して残存している冷媒を蒸発さ
せて分離することができ、分離された冷媒は均圧孔２４
２を通って吸入室１０４に入り、再び圧縮機１００に吸
入され、圧縮されて、冷凍回路に戻ることになる。変速
機室２３０内の冷凍機油は、隔壁２４０や放熱フィン２
４４を介して、吸入室１０４の低温、低圧の冷媒によっ
て冷却されているから、その温度は通常３０〜６０°Ｃ
の範囲に保たれており、決して過熱することがない。

【００２０】ちなみに、オイル分離室１１０に冷媒と共
に吐出される冷凍機油の温度が７０〜１２０°Ｃで、冷
媒が１０〜１５％溶解している場合には、吸入室１０４
にある吸入冷媒は、温度が通常０〜２０°Ｃと低いため
に、混入している冷凍機油には１５〜３０％もの冷媒が
溶解している。これをそのまま摩擦式無段変速機２００
の潤滑のために使用すると、はじめに述べたような潤滑
不良による問題を生じるが、この実施例の場合は、オイ
ル分離室１１０及び変速機室２３０において冷凍機油に
溶解している冷媒が分離されるため、変速機室２３０に
供給されて摩擦式無段変速機２００の各部を潤滑する温
度３０〜６０°Ｃの冷凍機油には、冷媒が僅か３〜５％
溶解しているに過ぎず、この程度の溶解度ならば摩擦式
無段変速機２００におけるトラクション係数を著しく低
下させるおそれはない。

【００２１】なお、起動時には、圧縮機１００は冷凍回
路に溜まった液冷媒を吸入するが、液冷媒は変速機室２
３０を通ることなく直接に圧縮機１００へ吸入されるた
め、摩擦式無段変速機２００が液冷媒によって潤滑不良
となることが防止される。また、吸入室１０４は低圧に
なっているので、蒸発器から冷媒とともに戻ってくる冷
凍機油から溶解している冷媒が蒸発して泡立ち（フォー
ミング）を生じることがあり、吸入室１０４が変速機室
２３０になっている場合には、変速機の各部分が泡に覆
われて冷凍機油に接触することができなくなったり、本
発明のように、冷凍機油がオイル分離室１１０から連通
孔１２０や隙間１３２等の絞りを通過して低圧の変速機
室２３０へ流出させるように構成した場合でも、変速機
室２３０と吸入室１０４との連通の程度によっては、変
速機室２３０での急激な圧力低下によって冷凍機油のな
かに溶解して残留していた冷媒が気化し、フォーミング
を起こして変速機室２３０内の冷凍機油を圧迫し、変速
機室２３０から異常に多い冷凍機油を排除するおそれが
あるが、この実施例においては、均圧孔２４２を直径１
〜３ｍｍ程度の小径の開口としているので、仮にフォー
ミングを生じたとしても、均圧孔２４２の絞り効果によ
って、変速機室２３０から排除される冷凍機油の量が制
限されるため、変速機室２３０において必要な冷凍機油
量は十分に確保される。

【００２２】変速機室２３０内においては、遊星摩擦車
２０２の旋回によって冷凍機油が遠心力を受け、変速機
室２３０の壁面に沿って流れるため、中心部の軸受２２
０、２２２、あるいは圧縮機１００の軸受が潤滑不良に
なるおそれがあるが、この実施例によれば、オイル分離
室１１０から連通孔１２０を経て変速機室２３０へ流入
する冷凍機油が、シャフト１３０の周囲から軸受などを
潤滑してから変速機室２３０へ流出するようになってい
るので、中心部の軸受が潤滑不良になるおそれはない。

【００２３】以上の説明においては、容積型圧縮機１０
０と摩擦式無段変速機２００とを組合せたものを実施例
として取り上げているが、本発明においては圧縮機や変
速機がこのような形式のものに限定される訳ではなく、
本発明の特徴から明らかなように、その他の形式の冷媒
圧縮機と変速機との組合せに対しても適用することがで
きることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明の変速機付き圧縮機においては、
オイル分離室と変速機室のいずれにおいても冷凍機油か
ら溶存冷媒の蒸発分離が起こり、冷凍機油は純度が高め
られることによって潤滑性が良くなって変速機の各部分
を十分に潤滑し、摩擦摺動部はもとより、摩擦係合伝動
部でも磨耗を防止し、トラクション係数を向上させて、
動力が効率良く圧縮機に伝達されるようになる。

【００２５】また、変速機室内の冷凍機油は伝熱性のあ
る隔壁を通じて、隣接する吸入室にある低温の吸入冷媒
によって冷却されるので、変速機が伝動によって発熱し
ても過熱が防止される。更に、変速機室の冷凍機油は、
均圧孔から過剰分がオーバーフローすることによって、
常に適正量が保たれる。

【００２６】オイル分離室に溜まった冷凍機油は、吐出
側と吸入側との差圧を利用して圧縮機のシャフト周りの
絞り通路から変速機室へ圧送されるので、ポンプのよう
な特別の給送手段を設ける必要がなく、また、変速機の
回転に伴う遠心力の影響で、一般に潤滑が不十分になり
がちなシャフト周りの軸受等をも十分に潤滑することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変速機付き圧縮機の実施例を示す縦断
正面図である。

【図２】従来技術の問題点を説明するための線図である
。

【符号の説明】

１００…圧縮機 １０２…低圧室 １０４…吸入室 １１０…オイル分離室 １２０…連通孔 １３０…シャフト １３２…隙間 ２００…摩擦式無段変速機 ２０２…遊星摩擦車 ２０６…入力摩擦車 ２０８…出力摩擦車 ２３０…変速機室 ２４０…隔壁 ２４２…均圧孔 ２４４…放熱フィン ２６０…変速操作機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冷凍回路に接続される冷媒用の圧縮機
   と、前記圧縮機に付属してそのシャフトを駆動するよう
   に連結される変速機と、伝熱性の材料からなり前記圧縮
   機の吸入側の低圧室を前記変速機を収容する変速機室と
   前記圧縮機への冷媒の吸入室との２室に区画する隔壁と
   、前記隔壁に開口して前記２室を連通させる小径の均圧
   孔と、前記圧縮機の吐出側の高圧室を拡大して形成され
   るオイル分離室と、前記オイル分離室の底部に溜まる冷
   凍機油を吐出側と吸入側との圧力差を利用して前記圧縮
   機のシャフトの周囲を経て前記吸入室と区画された前記
   変速機室内へ流入させるための絞り通路とを備えている
   ことを特徴とする変速機付き圧縮機。