(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに複数の平行なシリンダボアを有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの一端側にバルブプレートを介して配設されるシリンダヘッドと、
前記シリンダブロックの他端側から前記シリンダボアに挿入されて往復運動し、前記シリンダヘッド側の吸入室から吸入した冷媒を圧縮して前記シリンダヘッド側の吐出室に吐出するピストンと、
前記吐出室に吐出される冷媒から潤滑オイルを分離して圧縮機潤滑部に戻すオイル還流機構と、
を含んで構成される冷媒圧縮機であって、
前記シリンダヘッドは、その内部に、前記吸入室と、前記吐出室と、外部冷媒回路から吸入される冷媒を前記吸入室に導入する吸入通路と、前記吐出室に吐出される冷媒を外部冷媒回路に向けて導出する吐出通路と、を有し、
前記吸入室は、前記シリンダヘッドの径方向の中心部側に配置され、前記吐出室は、前記シリンダヘッドの径方向の外側に前記吸入室を取り囲むように環状に配置され、
前記オイル還流機構は、分離されたオイルを貯留する貯油室を有し、
前記貯油室は、前記シリンダヘッドと一体にその径方向に延設されてシリンダヘッド外面に開放端を有する筒状部と、前記開放端を閉塞する閉塞部材と、から構成され、
前記筒状部は、前記吸入室側に膨出する膨出部を有することを特徴とする、冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記膨出部は、前記貯油室の少なくとも下部領域を含むことを特徴とする、請求項１記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記膨出部が前記シリンダヘッドの軸線と交差するように、前記貯油室が配設されていることを特徴とする、請求項２記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記貯油室は、前記吸入室を横断するように配設されていることを特徴とする、請求項３記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
前記吸入通路を前記吸入室内に延長した仮想線が前記膨出部と交差するように、前記吸入通路が配設されていることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
前記貯油室の上部領域は、前記吸入室側に膨出しないか、下部領域より膨出容積が小さくなっていることを特徴とする、請求項２記載の冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エアコンシステムなどに使用される冷媒圧縮機に関し、特に潤滑オイルの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒圧縮機では、吸入・吐出する冷媒に潤滑オイルを混入させているが、エアコンシステム側へのオイル循環率（ＯＣＲ）が高くなると、熱交換を阻害する結果、冷房性能が低下する。従って、オイル循環率を低下させることが求められている。
【０００３】
このため、吐出冷媒に含まれる循環オイルを分離して戻すようにするが、高温の吐出冷媒から分離されるオイルは高温であり、そのまま戻すと、粘度が低下しているので、潤滑性能が低下する。従って、分離されたオイルを冷却することが求められている。
【０００４】
特許文献１に記載の圧縮機では、吸入室及び吐出室が形成されるシリンダヘッドにこれを軸方向に延長する形で補助ヘッドを取付けて、補助ヘッド内に貯油室（油溜め用の室）を形成し、この貯油室に、分離されたオイルを一時的に貯留するようにする。そして、この貯油室を吸入室に隣接させることで、貯油室内のオイルを低温の吸入冷媒によって冷却するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１３１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の圧縮機では、次のような問題点がある。
シリンダヘッドには、その中心部に吐出室が配置され、その周囲を取り囲むように吸入室が配置されているため、貯油室の貯油スペースに対して吸入室に隣接している領域が狭く、貯油量が多くなると、オイルの冷却が効果的に行われなくなる。
また、シリンダヘッドの吸入室に隣接して貯油室を配置すると、シリンダヘッドが全体的に軸方向に延設され、圧縮機の軸方向の体格が増大する方向となり、好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑み、貯油室内のオイルを簡素な構造で効果的に冷却し、かつ圧縮機の軸方向の体格増大を抑制可能な冷媒圧縮機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷媒圧縮機は、軸回りに複数の平行なシリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの一端側にバルブプレートを介して配設されるシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの他端側から前記シリンダボアに挿入されて往復運動し、前記シリンダヘッド側の吸入室から吸入した冷媒を圧縮して前記シリンダヘッド側の吐出室に吐出するピストンと、前記吐出室に吐出される冷媒から潤滑オイルを分離して圧縮機潤滑部に戻すオイル還流機構と、を含んで構成されることを前提とする。
【０００９】
ここにおいて、前記シリンダヘッドは、その内部に、前記吸入室と、前記吐出室と、外部冷媒回路から吸入される冷媒を前記吸入室に導入する吸入通路と、前記吐出室に吐出される冷媒を外部冷媒回路に向けて導出する吐出通路と、を有する。そして、前記吸入室は、前記シリンダヘッドの径方向の中心部側に配置され、前記吐出室は、前記シリンダヘッドの径方向の外側に前記吸入室を取り囲むように環状に配置される。
【００１０】
また、前記オイル還流機構は、分離されたオイルを貯留する貯油室を有する。そして、前記貯油室は、前記シリンダヘッドと一体にその径方向に延設されてシリンダヘッド外面に開放端を有する筒状部と、前記開放端を閉塞する閉塞部材と、から構成される。そして、前記筒状部は、前記吸入室側に膨出する膨出部を有する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、貯油室内の高温のオイルが吸入室側への膨出部の存在で低温の吸入冷媒により効果的に冷却され、オイルの粘度低下を抑制できる。しかも、吸入室はシリンダヘッドの中心側に配置されているので、吸入室へ隣接・膨出させて貯油室を配設するのも容易となる。
【００１２】
また、貯油室を吸入室側へ膨出させることで吸入室側へ寄せることにより圧縮機の体格増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示す冷媒圧縮機（特に可変容量圧縮機）の断面図
【図２】シリンダヘッドをバルブプレート側の端面より見た図
【図３】貯油室の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）
【図４】分離室の断面図
【図５】本発明の他の実施形態を示す冷媒圧縮機の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す冷媒圧縮機（特に可変容量圧縮機）の断面図である。また、図２はシリンダヘッドをバルブプレート側の端面より見た図、図３は貯油室の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）、図４は分離室の断面図である。
【００１５】
先ず、可変容量圧縮機の基本構成について説明する。
可変容量圧縮機１００は、軸回りに複数の平行なシリンダボア１０１ａを有するシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、シリンダブロック１０１の他端にバルブプレート（弁・ポート形成体）１０３を介して設けられたシリンダヘッド（リアハウジング）１０４とを備えている。そして、これらは図示しないガスケットを介して締結用ボルト１４０により共締めされ、圧縮機ハウジングをなしている。
【００１６】
シリンダブロック１０１及びフロントハウジング１０２の中心部には、これらの間に形成されるクランク室１０５を横断して、駆動軸１０６が設けられ、その周囲には、斜板１０７が配置されている。斜板１０７は、駆動軸１０６に固着されたロータ１０８と連結部１０９を介して結合し、駆動軸１０６に沿ってその傾角が変化可能となっている。尚、ロータ１０８と斜板１０７との間には斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着され、また斜板１０７を挟んで反対側には斜板１０７の傾角を増大する方向に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。
【００１７】
駆動軸１０６の一端は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通して、外側まで延在しており、図示しない電磁クラッチに連結されている。尚、駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１１２が挿入され、フロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１３、１１４、１１５、１１６で支持され、外部駆動源からの動力が電磁クラッチを介して伝達されて回転可能となっている。
【００１８】
シリンダブロック１０１のシリンダボア１０１ａ内には、片頭型のピストン１１７が頭部をシリンダヘッド１０４側に向けて往復動自在に挿入配置されている。ピストン１１７頭部と反対側の端部にはコ字状のくぼみ１１７ａが形成され、くぼみ１１７ａ内には、斜板１０７の外周部が収容され、前後一対のシュー１１８を介して、ピストン１１７と斜板１０７とが互いに連動する構成となっている。従って、駆動軸１０６の回転によりピストン１１７がシリンダボア１０１ａ内を往復動することが可能となる。
【００１９】
シリンダヘッド１０４には、吸入室１１９及び吐出室１２０が区画形成され、吸入室１１９は、シリンダヘッド１０４の径方向の中心部側（駆動軸１０６の軸線の延長線上）に配置され、吐出室１２０は、シリンダヘッド１０４の径方向の外側に吸入室１１９を取り囲むように環状に配置されている。
【００２０】
バルブシート１０３には、シリンダボア１０１ａ（ピストン１１７による圧縮室）とシリンダヘッド１０４側の吸入室１１９とを連通する吸入ポート１０３ａと、シリンダボア１０１ａ（ピストン１１７による圧縮室）とシリンダヘッド１０４側の吐出室１２０とを連通する吐出ポート１０３ｂとが形成され、吸入ポート１０３ａ及び吐出ポート１０３ｂにはそれぞれ一方向弁（図示せず）が設けられている。
【００２１】
シリンダヘッド１０４にはまた、外部冷媒回路から吸入される冷媒を吸入室１１９に導入する吸入通路１０４ａと、吐出室１２０に吐出される冷媒を外部冷媒回路に向けて導出する吐出通路１０４ｂとが形成されている。従って、吸入室１１９は吸入通路１０４ａを介してエアコンシステム側と接続され、吐出室１２０は吐出通路１０４ｂを介してエアコンシステム側と接続されている。
【００２２】
この可変容量圧縮機１００では、駆動軸１０６の回転を変換機構としての斜板１０７によりピストン１１７の往復運動に変換して、冷媒を吸入・吐出するが、斜板１０７の傾角により、ピストン１１７のストロークを変化させて、吐出容量を変化させることができ、斜板１０７の傾角は、クランク室１０５の圧力により変更される。
すなわち、全ピストン１１７の前後の圧力差によるモーメントにより、斜板１０７の傾角が変化することから、クランク室１０５の圧力により斜板１０７の傾角を任意に制御可能である。
【００２３】
この制御のため、シリンダヘッド１０４に容量制御弁２００が設けられている。容量制御弁２００は、吐出室１２０とクランク室１０５とを連通する給気通路１２１の開度を変化させ、クランク室１０５への吐出ガス導入量を調整する。
また、クランク室１０５内の冷媒は、駆動軸１０６外周とベアリング１１５、１１６との隙間、空間１２２、及び、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス１０３ｃを経由した抽気通路を介して、吸入室１１９に流れる。
【００２４】
従って、容量制御弁２００の開度調整によりクランク室１０５の圧力が変化し、これにより斜板１０７の傾角が変化して吐出容量が変化可能となっている。尚、容量制御弁２００には連通路１２３により吸入室１１９の圧力が導かれており、容量制御弁２００は吸入室１１９の圧力が所定の圧力を維持するようにクランク室１０５への吐出ガス導入量を調整している。
【００２５】
次に、吐出冷媒から潤滑オイルを分離して圧縮機潤滑部に戻すオイル還流機構について説明する。
オイル還流機構は、吐出冷媒からオイルを分離するオイル分離部と、分離されたオイルを貯留する貯油室と、貯油室から吸入側（低圧領域）へオイルを戻すオイル戻し通路と、を含んで構成される。
【００２６】
吐出通路１０４ｂは、シリンダヘッド１０４の上部領域に配置され外部冷媒回路と接続する上向きの導出孔１０４ｂ１と、導出孔１０４ｂ１より下側に位置し、導出孔１０４ｂ１より大径に形成された円筒状の分離室１０４ｂ２と、分離室１０４ｂ２に突出し導出孔１０４ｂ１に圧入固定された分離パイプ１３０と、分離室１０４ｂ２の軸線に対しほぼ直交方向に伸びて分離室１０４ｂ２の内壁に沿って開口し、分離室１０４ｂ２と吐出室１２０とを連通する導入孔１０４ｂ３と、から構成されている。
【００２７】
従って、シリンダボア１０１ａから吐出室１２０に吐出されたオイルが含まれたガス状の冷媒は、導入孔１０４ｂ３から分離室１０４ｂ２に流入し、分離パイプ１３０の周囲を旋回しながらオイルを分離して、ガス状の冷媒が分離パイプ１３０の内部及び導出孔１０４ｂ１を経由して外部冷媒回路に吐出される。導入孔１０４ｂ３、分離室１０４ｂ２及び分離パイプ１３０が、吐出冷媒からオイルを分離するオイル分離部を構成している。
【００２８】
オイル分離部により分離されたオイルを貯留するために、貯油室１３２が設けられる。
貯油室１３２は、シリンダヘッド１０４と一体にその径方向に延設されてシリンダヘッド外面に開放端を有する筒状部と、前記開放端を閉塞する閉塞部材１３４とから構成される。詳しくは、貯油室（筒状部）１３２は、吸入室１１９の中心を通り、吸入室１１９を斜めに横断するようにシリンダヘッド１０４の径方向にほぼ円筒状に延設されて、シリンダヘッド１０４の外側かつ下側に向けて開放端を有し、この開放端は閉塞部材１３４により閉塞されている。そして、貯油室１３２は、開放端に向かうに連れ開口断面積が増大するように形成され、下部領域ほど貯油スペースが拡大するようになっている。
【００２９】
貯油室１３２はまた、貯留されたオイルを冷却すべく、吸入室１１９内に膨出する膨出部１３２ａを有する。
貯油室１３２は吸入室１１９の中心つまり駆動軸１０６の軸心の延長線と交差するように、吸入室１１９を斜めに横断するように配置されているため、シリンダヘッド１０４を図２の方向から見ると貯油室１３２の下部領域から上部領域までほとんどの領域が吸入室１１９内に膨出している。また、図３は貯油室１３２の断面（図２のＡ−Ａ断面）であるが、ほぼ円筒形状に形成された貯油室１３２の軸中心が吸入室１１９内に膨出しており、貯油室１３２の周壁の半分以上が吸入室１１９に面している。
【００３０】
従って、貯油室１３２に貯留される高温のオイルは吸入室１１９内の低温の冷媒により効果的に冷却されるようになっている。
尚、貯油室１３２をシリンダヘッド１０４内部に膨出させることにより、貯油室１３２を設けることによる可変容量圧縮機１００の体格増大を抑制でき、また筒状にすることにより体格増大領域を部分的に限定できる。
【００３１】
貯油室１３２の閉塞部材１３４と対峙する領域内には分離室１０４ｂ２の開口端が直接開口しており、分離室１０４ｂ２で分離されたオイルは貯油室１３２に直接落下して貯留されるようになっている。つまり分離室１０４ｂ２の開口端が貯油室１３２へのオイル流入孔となっている。
【００３２】
一方、貯油室１３２に分離・貯留されたオイルを戻すために、貯油室１３２の下部領域は、オイル戻し通路及び減圧手段をなすオリフィス１３６を介して、吸入室１１９と連通している。
従って、分離室１０４ｂ２で分離された高温のオイルは貯油室１３２に貯留されて膨出部１３２ａにより吸入室１１９内の低温の冷媒により冷却され、貯油室１３２と吸入室１１９との圧力差によりオリフィス１３６を介して吸入室１１９に還流される。還流されたオイルはシリンダボア１０１ａに吸入され、可変容量圧縮機１００の内部を潤滑する。
【００３３】
尚、図２、図３に示すように、吸入通路１０４ａはシリンダヘッド１０４の径方向に延設され、吸入通路１０４ａを吸入室１１９内に延長した仮想線が膨出部１３２ａと交差するように配設されている。従って、吸入通路１０４ａから吸入室１１９に流入する冷媒の主流が膨出部１３２ａに直接衝突し、貯油室１３２に貯留されたオイルの冷却がさらに効果的に行われるようになっている。
【００３４】
本実施形態によれば、貯油室１３２は、シリンダヘッド１０４と一体にその径方向に延設されてシリンダヘッド外面に開放端を有する筒状部と、前記開放端を閉塞する閉塞部材１３４と、から構成され、前記筒状部は、吸入室１１９内に膨出する膨出部１３２ａを有することにより、貯油室１３２内の高温のオイルが低温の吸入冷媒により効果的に冷却され、オイルの粘度低下を抑制できると共に、圧縮機の体格増大を抑制できる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、膨出部１３２ａは、貯油室１３２の少なくとも下部領域を含むことにより、貯油量にかかわらず吸入側（低圧領域）に戻すオイルを冷却できる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、貯油室１３２、すなわち、その筒状部は、開放端に向かって開口断面積が徐々に増大するように形成され、前記開放端は下方に向かって開口していることにより、貯留量が少ないときでもオイルが必ず溜まり、かつ吸入室１１９側へ膨出している下部領域をスペース的に大きくすることで、吸入側へ戻すオイルを確実に冷却できる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、膨出部１３２ａがシリンダヘッド１０４の軸線（駆動軸１０６の軸線の延長線）と交差するように貯油室１３２が配設されていることにより、膨出部１３２ａが吸入室１１９の中心近傍を通るように貯油室１３２が配設されるので、吸入室１１９に膨出する領域が大きくなり、冷却効果が増大する。
【００３８】
また、本実施形態によれば、貯油室１３２は、吸入室１１９を横断するように配設されているので、冷却面積をさらに大きくでき、高温のオイルの冷却がさらに効果的に行われる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、吸入通路１０４ａを吸入室１１９内に延長した仮想線が膨出部１３２ａと交差するように、吸入通路１０４ａが配設されていることにより、熱交換が促進され、オイルの冷却が効果的に行われる。
【００４０】
一方、潤滑オイルを吸入冷媒により冷却することで、吸入冷媒の温度は逆に上昇するが、冷却対象の潤滑オイル量は限定されているので、吸入冷媒の温度上昇はわずかであり、これによる不利益よりも、潤滑オイルの冷却による利点の方がはるかに大きい。
【００４１】
次に本発明の他の実施形態について図５により説明する。
図５は本発明の他の実施形態を示す冷媒圧縮機の要部断面図である。尚、図１と同一要素には同一符号を付して説明を省略し、異なる要素について説明する。
【００４２】
円筒状の貯油室１３２は、大径の下部領域と小径の上部領域で構成され、膨出部１３２ａは下部領域１３２ａ１と上部領域１３２ａ２からなり、貯油室１３２の上部領域の膨出部１３２ａ２は下部領域の膨出部１３２ａ１より吸入室１１９への膨出容積が小さくなっている 。
【００４３】
これにより、吸入室１１９に戻す下部領域に貯留されたオイルの冷却が効果的に行われると共に、上部領域は下部領域より膨出容積が小さくなっているので、上部領域の膨出部３２ａ２は吸入冷媒による熱交換が抑制され、吸入冷媒が不必要に加熱されるのを抑制できる。
【００４４】
尚、貯油室１３２を分離室１０４ｂ２側から下部領域までテーパ状に形成して膨出容積を調整してもよい。また、貯油室１３２を傾斜配置して膨出容積を調整してもよい。また、上部領域は膨出させなくてもよい。
【００４５】
本実施形態によれば、貯油室１３２は下部領域に向かうほど膨出容積が拡大し、低圧領域に戻す下部領域に貯留されたオイルの冷却が効果的に行われると共に、貯油室１３２の上部領域は吸入室１１９に膨出しないか、下部領域より膨出容積が小さくなっているので、上部領域の膨出部は吸入冷媒による熱交換が抑制され、吸入冷媒が不必要に加熱されるのを抑制できる。
【００４６】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、オイル分離部は分離パイプ１３０を用いた遠心分離方式としたが、分離パイプ１３０が無くてもよい。また、その他のオイル分離方式、例えば衝突分離方式としてもよいし、あるいは吐出室１２０内のオイルが停留しやすい領域と貯油室１３２とを連通するようにしてもよい。
【００４７】
また、実施形態では、貯油室１３２は開放端が下側となるように傾斜させて配置しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば真横に開放端があってもよい。
また、実施形態では、貯油室１３２は円筒状の筒状部により構成されるが、筒状部は例えば略四角形などの角筒状であってもよい。
また、吸入通路１０４ａに吸入室１１９内に突出する突出部を設けるようにしてもよく、このようにすれば、吸入冷媒流によるオイルの冷却がさらに効果的に行われるようになる。
【００４８】
また、実施形態では、オイル戻し通路として、貯油室１３２と吸入室１１９とをオリフィス１３６を介して連通する構造としたが、オリフィスに替えて弁を配置してもよいし、また貯油室１３２とクランク室１０５とを連通する構造としてもよい。
【００４９】
また、実施形態では、冷媒圧縮機を可変容量圧縮機としたが、固定容量圧縮機であってもよい。また、電磁クラッチの無いクラッチレス圧縮機、あるいは、モータで駆動される圧縮機としてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００  可変容量圧縮機
１０１  シリンダブロック
１０１ａ  シリンダボア
１０２  フロントハウジング
１０２ａ  ボス部
１０３  バルブプレート
１０３ａ  吸入ポート
１０３ｂ  吐出ポート
１０３ｃ  オリフィス
１０４  シリンダヘッド
１０４ａ  吸入通路
１０４ｂ  吐出通路
１０４ｂ１  導出孔
１０４ｂ２  分離室
１０４ｂ３  導入孔
１０５  クランク室
１０６  駆動軸
１０７  斜板
１０８  ロータ
１０９  連結部
１１０、１１１  コイルばね
１１２  軸封装置
１１３、１１４、１１５、１１６  ベアリング
１１７  ピストン
１１７ａ  くぼみ
１１８  シュー
１１９  吸入室
１２０  吐出室
１２１  給気通路
１２２  空間
１２３  連通路
１３０  分離パイプ
１３２  貯油室
１３２ａ  膨出部
１３４  閉塞部材
１３６  オリフィス
１４０  締結用ボルト
２００  容量制御弁
【図２】
0005413850.tif 000002
【図３】
0005413850.tif 000003
【図４】
0005413850.tif 000004
【図５】
0005413850.tif 000005
【図１】
0005413850.tif 000006