JPS62276368A - 空調装置における油戻し機構 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は例えば可変容量型冷媒圧縮機を装備した空調装
置に好適な空調装置における油戻し機構に関する。

（従来の技術） 空調装置に装備される冷媒圧縮機の潤滑は、一般に冷媒
中の潤滑油を利用して行なわれ、この潤滑油は空調装置
の運転中、冷媒と一緒に冷媒圧縮機からコンデンサおよ
びエバポレータへ流れ、これらの箇所で熱交換を阻害し
たり冷房能力を低下させ、更には上記圧縮機内の潤滑油
の減少を招いて、焼き付きを起こす惧れがあるため、こ
れを適宜冷媒圧縮機へ戻す必要がある。

特にこのような必要性は、近時その普及が予想される可
変容量型冷媒圧縮機に温度式自動膨張弁を備えた空調装
置では、その極小負荷運転時に上記膨張弁が閉弁しても
、冷媒圧縮機が最小容量で運転が続行されるため、この
状況下での圧縮機への油戻り量が極度に低下して、潤滑
不足や温度上昇による故障の発生が懸念されていた。

従来、このような問題を解決するものとして、例えば実
開昭４９−３１０３９号に開示された技術がある。すな
わち、この公報にはエバポレータと冷媒圧縮機間の低圧
側配管の途中に電磁絞り弁を設け、該弁を走行用エンジ
ンの回転数が所定値以下になった場合に閉弁させ、かつ
上記弁に通路孔を設けて、その閉弁時にも一定量の潤滑
油を冷媒圧縮機へ戻すようにした、車両用クーラ能力制
御装置が示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この従来の装置では走行用エンジンの回転数が
所定値以下になった場合は、エバポレータの実際の冷房
負荷に関係なく電磁絞り弁が画一的に閉弁して、油戻し
量を抑制させてしまうため、冷媒圧縮機の潤滑不足が生
じ易く、しかも上記絞り弁の作動を種々の電子部品を駆
使した電気回路で制御させていたため、装置が複雑かつ
高価になるという問題があった。

本発明はこのような従来の問題を解決し、エバポレータ
の実際の冷房負荷に即して冷媒圧縮機への油戻しを可能
にするとともに、構成の簡潔化を図るようにした空調装
置における油戻し機構を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明の空調装置における油戻し機構は、閉
弁時に所定量の冷媒をエバポレータへ供給するようにし
た膨張弁と、エバポレータの下部と冷媒圧縮機の吸入側
に連通ずる出口管に接続した油戻管と、油戻管と出口管
の間に介装され、これら両管内の圧力差が所定値以下の
ときに開弁して、冷媒の一部を出口管へ導出させるよう
にした制御弁を具備し、エバポレータの極小負荷運転時
でも所定量の冷媒をエバポレータへ供給するとともに、
その冷媒の一部を油戻管を通して出口管へ導出し、冷媒
圧縮機への油戻りを促すし良好な潤滑を行なえるように
したことを特徴としている。

（実施例） 以下、本発明を積層型のエバポレータを備えた空調装置
に適用した図示実施例について説明すると、第１図乃至
第４図において１は冷房サイクルに介装された冷媒圧縮
機で、実施例では連続的に容量を変えられ、かつ内部の
圧力を悪用して小容量化を可能にした可変容量型冷媒圧
縮機が用いられ、その吐出口に接続された冷媒導管２の
管路に、コンデンサ３とレシーバタンク４が介装されて
いる。

レシーバタンク４に連通する冷媒導管としての入口管５
と、冷媒圧縮機１の吸入口に一端を接続した冷媒導管と
しての出口管６との間には、積層型のエバポレータＬが
介装され、これは第１図に示すように横長の器枠８内に
、仕切板８．９により区画された複数の区画室１０ａ、
１０ｂ、１０ｃを有している。

上記区画室１０ａ、１０ｂ、１０ｃの上下端部には、上
部タンクからなる上部ヘッダ１１ａ、ｌｌｂと、下部タ
ンクからなり油溜を形成する下部ヘッダ１２ａ、１２ｂ
が設けられ、この上部ヘッダｌｌａ、ｌｌｂと下部ヘッ
ダ１２ａ、１２ｂとの間に、冷媒チューブからなる多数
の冷媒通路１３が縦列に配置され、この相隣接する冷媒
通路１３の間にコルゲート状の放熱フィン１４が設けら
れている。

冷媒の入口側に位置する区画室１０ａの下部ヘッダ１２
ａには、前記入口管５が接続され、この入口管５と冷媒
導管２との間に、内部均圧型の温度式自動膨張弁１三が
介装されている。この膨張弁ＬＬは冷媒導管２と入口管
５に連通する中空筒状のバルブハウジング１６を有し、
これは第２図に示すようにその中高部に、上方に向かっ
て緩やかに縮径するテーパ状のシート面１６ａを有し、
該シート面１６ａの上下方向に第３図に示すような溝状
の通路１７が形成されていて、バルブ１８による閉弁時
においても上記ハウジング１６の内部を連通可能にして
いる。

バルブ１８は第２図に示すように上記シート面１６ａに
嵌合可能な略円錐台形状に形成され、その上端部に弁棒
１９の一端が固定され、その他端がダイヤフラム２０に
固定されている。ダイヤフラム２０は、バルブハウジン
グ１６の上端に固定されたダイヤフラムケース２１内に
圧力変位可能に収容され、その変位によって上記バルブ
１８を上下動可能にしている。ダイヤフラムケース２１
にはダイヤフラムチャンバ２２に連通するキャピラリチ
ューブ２３の一端が接続され、その他端には出口管６の
外周面に取り付けられた感熱筒２４が接続されていて、
これらダイヤフラムチャンバ２２とキャピラリチューブ
２３および感熱筒２４内にエーテル等の感熱流体が充填
されている。

一方、冷媒の入口側に位置する区画室１０ａの下部ヘッ
ダ１２ａには、油戻管２５の一端が接続され、その他端
が制御弁２ｆを介して出口管６に接続されている６制御
弁江は第４図に示すように出口管６に取り付けられた管
状の弁本体２７を有し、該本体２７の出口管６に臨む端
面に開口部２８が形成され、その内側に圧力応動弁２つ
が上下動可能に収容されている。

圧力応動弁２つは上端部に円錐状のシール面２９ａを備
えた軽量な杆体からなり、その下端部には鍔部３０が形
成され、この鍔部３０と上記開口部２８の内側周面との
間にスプリング３１が介挿されていて、常時は下方へ付
勢されている。上記鍔部３０の直下には略皿形のストッ
パ３２が固定され、その周縁部は第４図に示すように下
方へ斜状に折曲されていて、この斜辺部に切欠または透
孔等の複数の通口３３が設けられ、これらの口縁部を弁
本体２７の内部に設けた段部３４に係合させることによ
り、圧力応動弁２９の上動を規制するようにしている。

３５は弁本体２７の上端部周面に設けられた雄ねじ部で
、該ねじ部３５にナツト３６が螺合しており、このナツ
ト３６の内側開口縁部に、油戻管２５の管端部に形成し
たフランジ部３７が掛止され、このフランジ部３７と弁
本体２７の下端部との間に０リング３８が挿入され、上
記油戻管２５を油密的に連結している。この他、図中３
９は下部へ・ンダ１２ａ、ｔ２ｂに収容された油分Ｍ後
の潤滑油である。

（作用） このように構成した油戻し機構において空調装置が運転
され、冷媒圧縮機１から吐出された冷媒がコンデンサ３
およびレシーバタンク４を経て、膨張弁Ｌｉに導かれる
と、該弁Ｌシでは空調装置の運転状況、つまりエバポレ
ータ１−における冷房負荷に応じて冷媒供給量を調量し
、調量後の冷媒をエバポレータＬへ供給する。

例えばエバボレータフ−における冷房負荷が低下し、出
口管６内を流れる冷媒が所定温度以下になると、この温
度を検出する感熱筒２４内に充填された感熱流体が熱収
縮し、キャピラリチューブ２３に連通ずるダイヤフラム
チャンバ２２内の圧力が低下して、ダイヤフラム２０が
押し上げられる。このため、ダイヤフラム２０と一体に
変位する弁棒１９に連結されたバルブ１８が上動して、
シート面１６ａとの隙間を狭小にし、該隙間を経て入口
管５へ移動する冷媒流量を規制する結果、エバポレータ
１−内への冷媒供給量が抑制される。

こうして入口管５からエバポレータＬ内に供給された冷
媒は、各区画室１０ａ、１０ｂ。

１０ｃに配列された冷媒通路１３内を蛇行しながら順次
移動し、その間に蒸発作用が進行して気化し、その冷媒
ガスが出口管６へ流出する。そして、上記のような蒸発
過程で冷媒は冷媒通路１３の内壁と接触し、またはぶつ
かりながら微粒化され、比重量の大きな油分が冷媒から
分離して下部ヘッダ１２ａ、１２ｂに収容される。

こうしてエバポレータ二の冷房負荷が小さい時は膨張弁
Ｕの開度が絞られ、冷媒の供給量が抑制されてエバポレ
ータＬ内での流通抵抗ないし圧力損失が低下する一方、
これと前後して冷媒圧縮機１が内部の圧力感知により小
容量化され、冷媒の吐出量が減量されるため、出口管６
と油戻管２５との間における圧力差が小になる。

この結果、制御弁２６に内蔵された圧力応動弁２つがス
プリング３１の復元力によって下動し、そのシール面２
９ａと開口部２８との間の空隙が広げられる。したがっ
て、下部ヘッダ１２ａから押し出された潤滑油３つは、
油戻管２５に導かれて弁本体２７内に流入し、その開口
部２８より出口管６内の冷媒と合流して、冷媒圧縮機１
へ送り込まれる。この場合の油戻管２５による冷媒圧縮
機１への油戻り量は、出口管６と油戻管２５との圧力差
の形成に関与する膨張弁１１Ｌの絞り量と冷媒圧縮機１
の形成容量に左右され、このうち上記絞り量は感熱筒２
４によるエバポレータＬの実際の冷房負荷に応じて設定
されるがら、実際の冷房負荷に見合った量の油戻しを行
なえることとなる。

こうしてエバポレーター７−の冷房負荷が更に低下し、
空調装置が極小負荷運転に移行すると、冷媒圧縮機１が
最小容量化され、冷媒の吐出量を最小量にするとともに
感熱筒２４内の感熱流体が更に熱収縮してダイヤフラム
２０を押し上げ、これと同動する弁棒１９を更に引き上
げて、バルブ１８を第２図（ａ＞に示すようにシート面
１６ａに密着嵌合させる。

このような状況の下でもバルブハウジング１６内は、シ
ート面１６ａに形成された通路１７によって連通してい
るがら、該通路１７を通して少量の冷媒が入口管５から
エバポレーター個へ供給され、その蒸発作用が行なわれ
る。そして、この場合には膨張弁Ｌシによって冷媒の供
給量とエバポレータＬ内での流通抵抗ないし圧力損失が
最小になり、しがも冷媒圧縮機１が最小容量化して吐出
冷媒を最小量にするため、出口管６と油戻管２５との間
の圧力差が最小値に達する。

その結果、圧力応動弁２９がスプリング３１によりその
最下位置まで移動し、シール面２９ａと開口部２８との
隙間、並びにストッパ３３と段部３４との隙間が第４図
（ａ）に示すように最大量に開放されて、それらの流通
抵抗が減少され、低圧下での油戻管２５による油戻しを
促す。それ故、このような空調装置の極小運転下でも油
戻管２５による油戻しが円滑に行なわれ、この時期にお
ける冷媒圧縮機１の駆動状況に見合う油戻り量が確保さ
れて、十分な潤滑が行なえることとなる。

この場合、冷房負荷が所定値以下の時は、一部の冷媒が
潤滑油３つに交じって油戻管２５から出口管６に導出さ
れるため、エバポレータＬの冷房能力はその背低下する
こととなるが、冷媒の漏洩量は僅少であり、またこの時
期の空調装置の運転には最大性能を要求されないから、
実際上さしたる支障はない。

次にこのような空調装置の運転下で、例えば出口管６内
を流れる冷媒が所定温度以上に達してエバポレータ二の
冷房負荷が高くなると、感熱筒２４内の感熱流体が熱膨
張してダイヤフラム２０を押し下げ、ダイヤフラム２０
と一体の弁棒１９を下動させ、第２図（ｂ）に示すよう
にバルブ１８とシート面１６ａとの間を開放する。その
結果、上記隙間を経て入口管５に移動する冷媒の流量が
増量され、エバポレータ、７−内への冷媒供給量が増大
されて冷房能力が高められる。

したがって、エバポレータＬ内での流通抵抗ないし圧力
損失が増大する一方、これと前後して冷媒圧縮機１が大
容量化して冷媒の吐出量を増量させるため、出口管６と
油戻管２５との間の圧力差が増大する。

このため、圧力応動弁２９が油戻管２５内の圧力により
スプリング３１に抗して押し上げられ、そのシール面２
９ａか第４図（ｂ）に示すように開口部２８を閉塞して
、弁本体２７内と出口管６との導通を遮断する。したが
って、油戻管２５内に導かれた潤滑油３つは出口管６へ
の流出を阻止され、管２５内に滞留する一方、出口管６
内では通常の冷媒流が回復されて潤滑油が冷媒ガスと共
に移動し。

冷媒圧縮Ｉｌｌへ戻される通常の油戻りないし潤滑が行
なわれる。

このようにこの油戻し機構では、エバポレータＬの冷房
負荷に基いて形成される出口管６と油戻管２５の圧力差
によって、制御弁２−β−を開閉制御するようにしてい
るから、従来のこの種装置のように多数の電子部品を駆
使した制御回路を要するものに比べて、構成が簡潔にな
り、しかもエバポレータ１−の小負荷ないし極小負荷運
転に至る期間でも、当該冷房負荷に見合った量の冷媒が
膨張弁１１からエバポレータ二へ供給されるから、従来
のこの種装置のように冷房負荷に関係なく冷媒の供給量
を画一的に制限するものに比べて、実際の運転状況に即
した油戻しないし冷媒圧縮機１の潤滑が可能になる。

（発明の効果） 本発明の空調装置における油戻し機構は以上のように、
閉弁時に所定量の冷媒をエバポレータへ供給するように
した膨張弁と、エバポレータの下部と冷媒圧縮機の吸入
側に連通ずる出口管に接続した油戻管と、油戻管と出口
管の間に介装され、これら両管内の圧力差が所定値以下
のときに開弁して、冷媒の一部を出口管へ導出させるよ
うにした制御弁を具備したから、前記圧力差が所定値以
下となるエバポレータの冷房負荷が小さい時は、エバポ
レータの下部に滞留している潤滑油を冷媒と一緒に出口
管に導出して、冷媒圧縮機への油戻りを促すことができ
、この時期に生じ易い冷媒圧縮機での潤滑油の減少を防
止して、良好な潤滑を行なえる効果がある。

また、エバポレータの極小負荷運転時においても、閉弁
中の膨張弁からエバポレータへ所定量の冷媒を供給し、
その一部を油戻管を介して出口管へ導出し、冷媒圧縮機
への油戻りを行なうようにしているから、上記運転時に
おいても冷媒圧縮機の良好な潤滑が確保され、その焼き
付きを防止することができる。

特にこの効果は、近時その普及が予想される可変容量型
冷媒圧縮機を装備した空調装置の極小負荷運転時におい
て、上記圧縮機への油戻しと潤滑の不安を払拭し得る効
果がある。

しかも本発明では、制御弁の開閉作動を油戻管と出口管
の圧力差を利用して行なっており、従来のような複雑な
電子部品を駆使した制御回路を要しないから、構造が簡
潔な上に膨張弁の作動に基いて、実際の冷房負荷に即し
た油戻りを行なえる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２図は本発
明に使用した膨張弁の作動状態を示す断面図で、同図（
ａ）はエバポレータの極小負荷運転時を示し、同図（ｂ
）はエバポレータの定常運転時を示している、第３図は
第２図（ａ＞のＡ−Ａ’線に沿う拡大断面図、第４図は
本発明に使用した制御弁の作動状態を示す断面図で、同
図（ａ＞はエバポレータの極小負荷運転時を示し、同図
（ｂ）はエバポレータの定常運転時を示している。 １・・・冷媒圧縮機、　　６・・・出口管。 Ｌ・・・エバポレータ、ＬＬ・・・膨張弁。 ２５・・・油戻管、　　　Ｌ［・・・制御弁時　許　出
　願　人　ヂーゼル機器株式会社第２図 第３図 第４図 ６　、巳口舌　　　　　　　　　　　　　（ｂ）手続補
正方（自発） 特許庁長官　宇賀　置部　殿　　　　　　　　　　　　
　昭和６Ｌ年６月２７日１、事件の表示 昭和６１年特許願第１１８８２４号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 東京都渋谷区渋谷３丁目６番７号 （３３３）ヂーゼル機器株式会社 代表者　望　月　−成 ４、代理人 東京都豊島区東池袋１丁目４８番１０号２５山京ビル３
１６号 明細書の「発明の詳細な説明」の柵および図面（第１図
）６、補正の内容 補正の内容 １、本願明細書の第２頁第１２行目に「閉弁しても、」
とあるのを、「最小の弁開度となっても、」と補正する
。 ２、同じく、第５頁第１２行目に「仕切板８．９」とあ
るのを、「仕切板９」と訂瓜する。 ３、同じく、第６頁の第５行目と第６行目に亘る「、内
部均圧型の」の記載を削除する。 ４、同じく、第７頁の第１０行目と第１１行目の記載を
次のように補正する。［び感熱筒２４内に感熱流体が充
填されている。なお、この場合、上記感熱流体の特性に
より、バルブ１８が閉弁せず最小開口を維持する方式の
膨張弁を用いることも可能である。」 ５、同じく、第１５頁第１９行目に「閉弁時に所定量」
とあるのを、「極小負荷時でも最小限度」と補正する。 ６、同じく、第１６頁の第１４行目と第１５行目に亘る
「閉弁中・・・供給し、」の記載を、「膨張弁からエバ
ポレータへ最小限度の冷媒を供給し、」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 閉弁時に所定量の冷媒をエバポレータへ供 給するようにした膨張弁と、エバポレータの下部と冷媒
   圧縮機の吸入側に連通する出口管に接続した油戻管と、
   油戻管と出口管の間に介装され、これら両管内の圧力差
   が所定値以下のときに開弁して、冷媒の一部を出口管へ
   導出させるようにした制御弁を具備したことを特徴とす
   る空調装置における油戻し機構。