(57)【要約】【課題】冷房運転及び暖房運転を切り替えても、オリフィスを通過する潤滑油の流量を適切に制御する。【解決手段】圧縮機は、作動流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構により圧縮された作動流体から潤滑油を分離するオイルセパレータと、オイルセパレータにより分離された潤滑油の流路Ｌ４に配設されたオリフィスＯＬと、潤滑油の温度に応じて相変化し、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする流量可変機構２６０と、を備える。流量可変機構２６０は、オリフィスＯＬの上流側に位置する相変化材料からなり、オリフィスＯＬの上流側開口との間の距離を温度に応じて変化させることで、オリフィスＯＬの上流側の潤滑油の流路面積を変化させる。そして、潤滑油の流路面積を変化させることで、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を適宜可変させ、その流量を適切に制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧縮する圧縮機構と、
前記圧縮機構により圧縮された作動流体から潤滑油を分離するオイルセパレータと、
前記オイルセパレータにより分離された潤滑油の流路に配設されたオリフィスと、
前記潤滑油の温度に応じて相変化し、前記オリフィスを通過する潤滑油の流量を可変とする流量可変機構と、
を備えた、圧縮機。
【請求項２】
前記流量可変機構は、前記潤滑油の温度が高くなると、前記オリフィスを通過する潤滑油の流量を減少させ、前記潤滑油の温度が低くなると、前記オリフィスを通過する潤滑油の流量を増加させる、
請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記流量可変機構は、前記オリフィスの上流側又は下流側に配設され、当該オリフィスの上流側又は下流側の流路面積を可変とする、
請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記流量可変機構は、前記オリフィスの内部に組み込まれ、当該オリフィス内の潤滑油の流路面積を可変とする、
請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記流量可変機構は、円筒形状の相変化材料からなり、その内周面によって区画される領域が潤滑油の流路となる、
請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記流量可変機構は、円柱形状の相変化材料からなり、その外周面の外方に位置する領域が潤滑油の流路となる、
請求項４に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記流量可変機構の潤滑油の流路側に、伸縮性を有するフィルムが取り付けられた、
請求項５又は請求項６に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒などの作動流体を圧縮する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機においては、圧縮機構によって圧縮された気体の冷媒（気体冷媒）に潤滑油のミストが混入すると、冷媒回路の凝縮器などに導入され、その効率が低下してしまうおそれがある。このため、特開２００５−２４０６４６号公報（特許文献１）に記載されるように、圧縮機には、圧縮機構によって圧縮された気体冷媒から潤滑油を分離するオイルセパレータが備えられている。オイルセパレータで分離された潤滑油は、例えば、スクロール圧縮機において旋回スクロールを固定スクロールに押し付けるために利用されたり、圧縮機構の摺動箇所を潤滑するために利用されたりしている。この場合、オイルセパレータからの潤滑油の供給量を制御するため、潤滑油の流路に、潤滑油の流量を制限するオリフィス（絞り）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４０６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、空調機器において圧縮機を使用する場合、冷房運転時には、圧縮機に吸入される気体冷媒の温度が高いため、潤滑油の温度も高くなり、その粘度が低くなってしまう。また、暖房運転時には、圧縮機に吸入される気体冷媒の温度が低いため、潤滑油の温度も低くなり、その粘度が高くなってしまう。
【０００５】
このため、冷房運転に適合するようにオリフィス径を設定すると、暖房運転時にオリフィスを通過する潤滑油の流量が過小となって、例えば、圧縮機構の摺動箇所の潤滑が不足してしまうおそれがある。また、暖房運転に適合するようにオリフィス径を設定すると、冷房運転時にオリフィスを通過する潤滑油の流量が過大となって、オイルセパレータの潤滑油の分離能力を上回り、潤滑油の流路に気体冷媒が混入して内部漏れなどが発生してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、冷房運転及び暖房運転を切り替えても、オリフィスを通過する潤滑油の流量を適切に制御可能な圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、圧縮機は、作動流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構により圧縮された作動流体から潤滑油を分離するオイルセパレータと、オイルセパレータにより分離された潤滑油の流路に配設されたオリフィスと、潤滑油の温度に応じて相変化し、オリフィスを通過する潤滑油の流量を可変とする流量可変機構と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷房運転及び暖房運転を切り替えても、オリフィスを通過する潤滑油の流量を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】スクロール圧縮機の一例を示す断面図である。
【図２】オイルセパレータによる潤滑油の分離方法の説明図である。
【図３】気体冷媒の流れを説明するブロック図である。
【図４】流量可変機構の第１実施形態を説明する縦断面図である。
【図５】流量可変機構の第２実施形態を説明する縦断面図である。
【図６】流量可変機構の第３実施形態を説明する縦断面図である。
【図７】流量可変機構の第４実施形態を説明する縦断面図である。
【図８】流量可変機構の第５実施形態を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、スクロール圧縮機の一例を示す。なお、スクロール圧縮機が、圧縮機の一例として挙げられる。
【００１１】
スクロール圧縮機１００は、スクロールユニット１２０と、気体冷媒の吸入室Ｈ１及び吐出室Ｈ２を有するハウジング１４０と、スクロールユニット１２０を駆動する電動モータ１６０と、電動モータ１６０を制御するインバータ１８０と、を備えている。なお、スクロールユニット１２０は、電動モータ１６０に代えて、例えば、エンジン出力によって駆動されてもよい。また、インバータ１８０は、スクロール圧縮機１００に組み込まれていなくてもよい。
【００１２】
スクロールユニット１２０は、互いに噛み合わされる固定スクロール１２２及び旋回スクロール１２４を有している。固定スクロール１２２は、円板形状の底板１２２Ａと、底板１２２Ａの一面から立設するインボリュート形状（渦巻き形状）のラップ１２２Ｂと、を含んでいる。旋回スクロール１２４は、固定スクロール１２２と同様に、円板形状の底板１２４Ａと、底板１２４Ａの一面から立設するインボリュート形状のラップ１２４Ｂと、を含んでいる。
【００１３】
固定スクロール１２２及び旋回スクロール１２４は、そのラップ１２２Ｂ及び１２４Ｂを噛み合わせるように配置されている。詳細には、固定スクロール１２２のラップ１２２Ｂの先端部が、旋回スクロール１２４の底板１２４Ａの一面に接触し、旋回スクロール１２４のラップ１２４Ｂの先端部が、固定スクロール１２２の底板１２２Ａの一面に接触するように配置されている。なお、ラップ１２２Ｂ及び１２４Ｂの先端部には、チップシール（図示せず）が取り付けられている。
【００１４】
また、固定スクロール１２２及び旋回スクロール１２４は、そのラップ１２２Ｂ及び１２４Ｂの周方向の角度が互いにずれた状態で、そのラップ１２２Ｂ及び１２４Ｂの側壁が互いに部分的に接触するように配置されている。従って、固定スクロール１２２のラップ１２２Ｂと旋回スクロール１２４のラップ１２４Ｂとの間には、圧縮室Ｈ３として機能する、三日月形状の密閉空間が形成されている。
【００１５】
旋回スクロール１２４は、その自転が阻止された状態で、後述するクランク機構２４０を介して、固定スクロール１２２の軸心周りに公転可能に配置されている。従って、スクロールユニット１２０は、固定スクロール１２２のラップ１２２Ｂと旋回スクロール１２４のラップ１２４Ｂとにより区画される圧縮室Ｈ３を中央部に移動させ、その容積を徐々に減少させる。その結果、スクロールユニット１２０は、ラップ１２２Ｂ及び１２４Ｂの外端部から圧縮室Ｈ３に吸入される気体冷媒を圧縮する。
【００１６】
ハウジング１４０は、電動モータ１６０及びインバータ１８０を収容するフロントハウジング１４２と、スクロールユニット１２０を収容するセンターハウジング１４４と、リアハウジング１４６と、インバータカバー１４８と、を有している。そして、フロントハウジング１４２、センターハウジング１４４、リアハウジング１４６及びインバータカバー１４８が、例えば、ボルト及びワッシャを含む締結具（図示せず）によって、一体的に締結されることで、スクロール圧縮機１００のハウジング１４０が構成されている。
【００１７】
フロントハウジング１４２は、略円筒形状の周壁部１４２Ａと仕切壁部１４２Ｂとを有している。フロントハウジング１４２の内部空間は、仕切壁部１４２Ｂにより、電動モータ１６０を収容するための空間とインバータ１８０を収容するための空間とに仕切られている。周壁部１４２Ａの一端側の開口は、インバータカバー１４８によって閉塞されている。また、周壁部１４２Ａの他端側の開口は、センターハウジング１４４によって閉塞されている。仕切壁部１４２Ｂには、その径方向の中央部に後述する駆動軸１６６の一端部を回転自由に支持する、略円筒形状の支持部１４２Ｂ１が、周壁部１４２Ａの他端側に向かって突設されている。
【００１８】
また、フロントハウジング１４２の周壁部１４２Ａ及び仕切壁部１４２Ｂとセンターハウジング１４４とにより、気体冷媒の吸入室Ｈ１が区画されている。吸入室Ｈ１には、周壁部１４２Ａに形成された吸入ポートＰ１を介して、低圧・低温の気体冷媒が吸入される。なお、吸入室Ｈ１では、気体冷媒が電動モータ１６０の周囲を流通して電動モータ１６０を冷却可能になっており、電動モータ１６０一方側の空間とその他方側の空間とが連通する、１つの吸入室Ｈ１が形成されている。吸入室Ｈ１には、回転駆動される駆動軸１６６などの摺動箇所の潤滑のため、適量の潤滑油が貯留されている。このため、吸入室Ｈ１においては、気体冷媒は潤滑油との混合流体として流れている。
【００１９】
センターハウジング１４４は、フロントハウジング１４２との締結側とは反対側が開口した略有底円筒形状をなし、その内部にスクロールユニット１２０を収容することができる。センターハウジング１４４は、円筒部１４４Ａとその一端側の底壁部１４４Ｂとを有している。円筒部１４４Ａと底壁部１４４Ｂとによって区画される空間に、スクロールユニット１２０が収容されている。円筒部１４４Ａの他端側には、固定スクロール１２２が嵌合する嵌合部１４４Ａ１が形成されている。従って、センターハウジング１４４の開口は、固定スクロール１２２によって閉塞されている。また、底壁部１４４Ｂは、その径方向の中央部が電動モータ１６０に向かって膨出するように形成されている。底壁部１４４Ｂの膨出部１４４Ｂ１の径方向の中央部には、駆動軸１６６の他端部を貫通させるための貫通孔が形成されている。そして、膨出部１４４Ｂ１のスクロールユニット１２０側には、駆動軸１６６の他端部を回転自由に支持するベアリング２００が嵌合する嵌合部が形成されている。
【００２０】
センターハウジング１４４の底壁部１４４Ｂと旋回スクロール１２４の底板１２４Ａとの間には、円環形状のスラストプレート２１０が配置されている。底壁部１４４Ｂの外周部は、スラストプレート２１０を介して旋回スクロール１２４からのスラスト力を受ける。底壁部１４４Ｂ及び底板１２４Ａのスラストプレート２１０と当接する部位には、シール部材（図示せず）が夫々埋設されている。
【００２１】
また、底板１２４Ａの電動モータ１６０側端面と底壁部１４４Ｂとの間、つまり、旋回スクロール１２４の固定スクロール１２２とは反対側の端面とセンターハウジング１４４との間には、背圧室Ｈ４が形成されている。センターハウジング１４４には、吸入室Ｈ１からスクロールユニット１２０のラップ１２２Ｂ及び１２４Ｂの外端部付近の空間Ｈ５へと気体冷媒（詳細には、気体冷媒と潤滑油との混合流体）を導入するための冷媒導入通路Ｌ１が形成されている。冷媒導入通路Ｌ１は、空間Ｈ５と吸入室Ｈ１とを連通しているため、空間Ｈ５の圧力は、吸入室Ｈ１の圧力（吸入圧力Ｐｓ）と等しい。
【００２２】
リアハウジング１４６は、センターハウジング１４４の円筒部１４４Ａの嵌合部１４４Ａ１側端部に、締結具によって締結されている。従って、固定スクロール１２２は、その底板１２２Ａが嵌合部１４４Ａ１とリアハウジング１４６との間に挟持されて固定されている。また、リアハウジング１４６は、センターハウジング１４４との締結側（一端側）が開口した略有底円筒形状をなし、円筒部１４６Ａとその他端側の底壁部１４６Ｂとを有している。
【００２３】
リアハウジング１４６の円筒部１４６Ａ及び底壁部１４６Ｂと固定スクロール１２２の底板１２２Ａとにより、気体冷媒の吐出室Ｈ２が区画されている。底板１２２Ａの中央部には、圧縮冷媒の吐出通路（吐出孔）Ｌ２が形成され、吐出通路Ｌ２には、吐出室Ｈ２からスクロールユニット１２０への流れを規制する、例えば、リードバルブからなる逆止弁２２０が付設されている。吐出室Ｈ２には、スクロールユニット１２０の圧縮室Ｈ３で圧縮された圧縮冷媒が吐出通路Ｌ２及び逆止弁２２０を介して吐出される。
【００２４】
リアハウジング１４６には、吐出室Ｈ２の気体冷媒から潤滑油を分離するためのオイルセパレータ２３０が配置されている。具体的には、リアハウジング１４６の後端部、即ち、センターハウジング１４４とは反対側に位置する端部には、その外周壁から内部へと向かって延びる、円形横断面を有する気液分離室２３０Ａが形成されている。気液分離室２３０Ａには、これと同心になるように、円形横断面を有する段付形状の内筒２３０Ｂが内挿されている。内筒２３０Ｂの基端部は、気液分離室２３０Ａの段部２３０Ａ１に係止し、その先端部は、気液分離室２３０Ａの最奥部から所定間隔を隔てた位置まで延びている。ここで、少なくとも内筒２３０Ｂが配置されている気液分離室２３０Ａの空間は、気体冷媒から潤滑油を分離する分離部として機能し、気液分離室２３０Ａの最奥部に位置する略円柱形状の空間は、オイルセパレータ２３０によって分離された潤滑油を一時的に貯留する貯留部として機能する。
【００２５】
リアハウジング１４６における気液分離室２３０Ａの開口は、内筒２３０Ｂを押圧可能なボルト（図示せず）によって閉塞されている。ボルトには、その頭部の端面から軸部の先端部へと貫通する貫通孔が形成されている。そして、ボルトの頭部には、オイルセパレータ２３０によって潤滑油が分離された気体冷媒を図示しない凝縮器へと導くために、配管を接続する吐出ポートＰ２が形成されている。また、気液分離室２３０Ａは、その内周面の接線方向に延びる導入ポート１４６Ｃを介して、吐出室Ｈ２に連通している。
【００２６】
従って、スクロールユニット１２０によって圧縮された気体冷媒は、吐出室Ｈ２を経て、導入ポート１４６Ｃからオイルセパレータ２３０へと導入される。オイルセパレータ２３０へと導入された気体冷媒は、図２に示すように、気液分離室２３０Ａの内周面と内筒２３０Ｂの外周面により形成される円環形状の空間を旋回しつつ下方へと流れる。このとき、気体冷媒に含まれる潤滑油のミストは、気体冷媒が旋回するときに発生する遠心力を受け、その外方へと移動する。潤滑油のミストが外方へと移動すると、気液分離室２３０Ａの内周面に付着し、重力を利用してその底部へと滴下される。そして、オイルセパレータ２３０により分離された潤滑油は、後述する圧力供給通路Ｌ３へと導かれる。一方、潤滑油が分離された気体冷媒は、内筒２３０Ｂの先端部からその内部空間へと入り込み、その圧力を利用してボルトの頭部に形成された吐出ポートＰ２から吐出される。
【００２７】
なお、図１では、潤滑油の混合前又は分離後の気体冷媒の流れは斜線付き矢印で示され、潤滑油と混合された気体冷媒（混合流体）の流れは黒塗り矢印で示され、気体冷媒から分離された潤滑油の流れは白抜き矢印で示されている。
【００２８】
電動モータ１６０は、例えば、三相交流モータからなり、ロータ１６２と、ロータ１６２の径方向外側に配置されるステータコアユニット１６４と、を有している。そして、例えば、車載のバッテリ（図示せず）からの直流電流が、インバータ１８０により交流電流に変換され、電動モータ１６０に供給される。
【００２９】
ロータ１６２は、その径方向中心に形成された軸孔に圧入される駆動軸１６６を介して、ステータコアユニット１６４の径方向内側で回転可能に支持されている。駆動軸１６６の一端部は、フロントハウジング１４２の支持部１４２Ｂ１に回転可能に支持されている。駆動軸１６６の他端部は、センターハウジング１４４に形成された貫通孔を貫通して、ベアリング２００によって回転可能に支持されている。インバータ１８０からの給電により、ステータコアユニット１６４に磁界が発生すると、ロータ１６２に回転力が作用して駆動軸１６６が回転駆動される。駆動軸１６６の他端部は、クランク機構２４０を介して、旋回スクロール１２４に連結されている。
【００３０】
クランク機構２４０は、旋回スクロール１２４の底板１２４Ａの背圧室Ｈ４側端面に突出形成された略円筒形状のボス部２４０Ａと、駆動軸１６６の他端部に設けられたクランク２４０Ｂに偏心状態で取り付けられた偏心ブッシュ２４０Ｃと、を有している。偏心ブッシュ２４０Ｃは、ボス部２４０Ａに回転可能に支持されている。なお、駆動軸１６６の他端部には、旋回スクロール１２４の動作時の遠心力に対抗するバランサウェイト２４０Ｄが取り付けられている。従って、旋回スクロール１２４は、その自転が抑制された状態で、クランク機構２４０を介して、固定スクロール１２２の軸心周りに公転可能になっている。ここで、スクロールユニット１２０、駆動軸１６６及びクランク機構２４０が、圧縮機構の一例として挙げられる。
【００３１】
図３は、スクロール圧縮機１００における、冷媒及び潤滑油の流れを説明するためのブロック図である。
【００３２】
図１及び図３に示すように、蒸発器からの低圧・低温の気体冷媒は、吸入ポートＰ１を介して吸入室Ｈ１に導入され、その後、冷媒導入通路Ｌ１を介してスクロールユニット１２０の外端部付近の空間Ｈ５に導かれる。そして、空間Ｈ５の気体冷媒は、スクロールユニット１２０の圧縮室Ｈ３に取り込まれて圧縮される。圧縮室Ｈ３で圧縮された圧縮冷媒は、吐出通路Ｌ２及び逆止弁２２０を介して吐出室Ｈ２に吐出され、その後、吐出室Ｈ２から導入ポート１４６Ｃを介してオイルセパレータ２３０に導かれる。オイルセパレータ２３０によって潤滑油が分離された気体冷媒は、吐出ポートＰ２を通って凝縮器へと吐出される。このようにして、吸入室Ｈ１を介して流入される気体冷媒を圧縮室Ｈ３で圧縮し、この圧縮冷媒を吐出室Ｈ２を介して吐出するスクロールユニット１２０が構成される。
【００３３】
ここで、図１に示すように、リアハウジング１４６の後端部には、背圧室Ｈ４の圧力調整用の背圧制御弁２５０が更に組み込まれている。
【００３４】
背圧制御弁２５０は、吸入室Ｈ１の吸入圧力Ｐｓ及び吐出室Ｈ２の吐出圧力Ｐｄに応じて作動し、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍが吸入圧力Ｐｓ及び吐出圧力Ｐｄに応じた目標背圧Ｐｃに近づくように、その弁開度を自動的に調整する、公知の機械式（自律式）の流量制御弁である。
【００３５】
スクロール圧縮機１００は、図１及び図３に示すように、冷媒導入通路Ｌ１及び吐出通路Ｌ２に加えて、圧力供給通路Ｌ３及び放圧通路Ｌ４を備えている。
【００３６】
背圧制御弁２５０は、圧力供給通路Ｌ３の一部を構成するように、圧力供給通路Ｌ３の途上に配置されている。従って、オイルセパレータ２３０によって分離された潤滑油は、背圧制御弁２５０により適宜減圧されつつ、圧力供給通路Ｌ３を介して背圧室Ｈ４に供給される。つまり、背圧室Ｈ４の入口側（上流側）に接続される圧力供給通路Ｌ３の開度を背圧制御弁２５０によって調整することで、背圧室Ｈ４へと流入する潤滑油の流量を増減して背圧Ｐｍを調整する。
【００３７】
放圧通路Ｌ４は、背圧室Ｈ４と吸入室Ｈ１とを連通する。放圧通路Ｌ４の途上には、オリフィスＯＬが配置されている。また、オリフィスＯＬが配置される放圧通路Ｌ４は、駆動軸１６６を貫通して形成され、駆動軸１６６の中心軸に沿うように延びている。オリフィスＯＬは、例えば、駆動軸１６６の吸入室Ｈ１側端部に配置されている。背圧室Ｈ４の潤滑油は、オリフィスＯＬにより流量が制限されつつ、吸入室Ｈ１へと戻される。このとき、潤滑油は、駆動軸１６６とフロントハウジング１４２の支持部１４２Ｂ１との摺動箇所に供給され、これらの潤滑に供される。
【００３８】
そして、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍにより、旋回スクロール１２４が固定スクロール１２２に向けて押し付けられる。スクロールユニット１２０の圧縮動作中において、旋回スクロール１２４の底板１２４Ａの背圧室Ｈ４側端面に作用する背圧Ｐｍの合力が底板１２４Ａの圧縮室Ｈ３側端面に作用する圧縮反力より小さい、つまり、背圧不足状態になると、旋回スクロール１２４のラップ１２４Ｂの先端部と固定スクロール１２２の底板１２２Ａとの間に隙間が生じると共に、旋回スクロール１２４の底板１２４Ａと固定スクロール１２２のラップ１２２Ｂの先端部との間に隙間が生じて、圧縮機の体積効率が低下するおそれがある。このため、合力が圧縮反力より大きくなるように、背圧制御弁２５０によって背圧Ｐｍが調整される。
【００３９】
一方、背圧室Ｈ４の背圧Ｐｍによる合力が圧縮反力よりも高すぎる、つまり、背圧過剰状態になると、固定スクロール１２２と旋回スクロール１２４との間の摩擦力が大きくなるため、圧縮機の機械効率が低下する。このため、背圧制御弁２５０は、背圧Ｐｍが目標背圧Ｐｃを超えた場合、背圧過剰状態にならないように、背圧Ｐｍを低下させて目標背圧Ｐｃに近づける。
【００４０】
ところで、空調機器においてスクロール圧縮機１００を使用する場合、冷房運転時には、スクロール圧縮機１００に吸入される気体冷媒の温度が高く、暖房運転時には、スクロール圧縮機１００に吸入される気体冷媒の温度が低い。このため、冷房運転及び暖房運転を切り替えると、潤滑油の温度が異なることから、「発明が解決しようとする課題」で説明したような不具合が発生してしまう。
【００４１】
そこで、スクロール圧縮機１００において、潤滑油の温度に応じて体積が変化する体積変化材料によって、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする流量可変機構を備えるようにする。流量可変機構は、潤滑油の温度が高くなると、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を減少させ、潤滑油の温度が低くなると、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を増加させる動作特性を有する。ここで、体積変化材料としては、暖房運転時における潤滑油の温度が約３０〜４０℃、冷房運転時における潤滑油の温度が約５０〜６０℃であることを考慮し、例えば、融点５０〜６０℃で体積が大きく変化する特性を有する材料を使用する。
【００４２】
図４は、相変化によって体積変化する、流量可変機構の第１実施形態を示す。
第１実施形態に係る流量可変機構２６０は、オリフィスＯＬの上流側、具体的には、オリフィスＯＬの上流側に位置する放圧通路Ｌ４であって、オリフィスＯＬの上流側の開口に対向する位置に配設される。流量可変機構２６０は、例えば、円柱形状の相変化材料からなり、オリフィスＯＬの上流側の開口に対向する端面（対向端面）が軸方向に伸縮可能に固定される。一方、これと反対側の端面は、例えば、金属円板に潤滑油の流路が複数形成された部材などによって、放圧通路Ｌ４に一体的に固定される。ここで、相変化材料の一例としては、融点未満で固相となり、融点以上で液相となる、例えば、パラフィン、飽和脂肪酸、硬化油（トリグリセリド）、高級アルコール、エステルを利用することができる（以下同様）。なお、流量可変機構２６０は、オリフィスＯＬの下流側、具体的には、オリフィスＯＬの下流側に位置する放圧通路Ｌ４であって、オリフィスＯＬの下流側の開口に対向する位置に配設することもできる。
【００４３】
かかる流量可変機構２６０によれば、潤滑油の温度が融点未満である状態（潤滑油温度：低）では、相変化材料の温度も融点未満となるため、相変化材料が固相となってその体積が小さくなる。このため、オリフィスＯＬの上流側の開口と相変化材料の対向端面との間の距離が大きくなり、オリフィスＯＬの上流側の流路面積が大きくなる。また、潤滑油の温度が融点以上である状態（潤滑油温度：高）では、相変化材料の温度も融点以上となるため、相変化材料が液相となってその体積が大きくなる。このため、オリフィスＯＬの上流側の開口と相変化材料の対向端面との間の距離が小さくなり、オリフィスＯＬの上流側の流路面積が小さくなる。即ち、流量可変機構２６０は、潤滑油の温度に応じて、オリフィスＯＬの上流側の流路面積を変化させることで、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする。
【００４４】
従って、冷房運転時には、潤滑油の温度が高いことから、オリフィスＯＬの上流側の流路面積が小さくなり、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量が減少される。また、暖房運転時には、潤滑油の温度が低いことから、オリフィスＯＬの上流側の流路面積が大きくなり、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量が増加される。このため、冷房運転及び暖房運転を切り替えても、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量変化が小さくなり、例えば、潤滑不足、内部漏れなどの発生を抑制することができる。
【００４５】
図５は、相変化によって体積変化する、流量可変機構の第２実施形態を示す。
第２実施形態に係る流量可変機構２７０は、円筒形状の相変化材料からなり、オリフィスＯＬの内部に組み込まれる。具体的には、円筒形状の相変化材料は、放圧通路Ｌ４の内径より若干大きな外径を有し、放圧通路Ｌ４に圧入されることで、オリフィスＯＬを形成する。また、円筒形状の内周面によって区画される領域、即ち、オリフィスＯＬの横断面の中央部が潤滑油の流路となる。ここで、相変化材料は、固相と液相との間で相変化して体積変化するため、潤滑油の流路側、即ち、円筒形状の内周面に、体積変化に追従して相変化材料の漏出を防ぐ、伸縮性を有するフィルム２７２が取り付けられる。
【００４６】
かかる流量可変機構２７０によれば、潤滑油の温度が融点未満である状態（潤滑油温度：低）では、相変化材料の温度も融点未満となるため、相変化材料が固相となってその体積が小さくなる。このとき、円筒形状の相変化材料は放圧通路Ｌ４に圧入されているため、円筒形状の内周面が半径外方へと広がり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が大きくなる。また、潤滑油の温度が融点以上である状態（潤滑油温度：高）では、相変化材料の温度も融点以上となるため、相変化材料が液相となってその体積が大きくなる。このとき、円筒形状の相変化材料は放圧通路Ｌ４に圧入されているため、円筒形状の内周面が半径内方へと縮まり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が小さくなる。即ち、流量可変機構２７０は、潤滑油の温度に応じて、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積を変化させることで、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする。
【００４７】
従って、冷房運転時には、潤滑油の温度が高いことから、オリフィスＯＬ内の流路面積が小さくなり、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量が減少される。また、暖房運転時には、潤滑油の温度が低いことから、オリフィスＯＬ内の流路面積が大きくなり、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量が増加される。このため、冷房運転及び暖房運転を切り替えても、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量変化が小さくなり、例えば、潤滑不足、内部漏れなどの発生を抑制することができる。
【００４８】
図６は、相変化によって体積変化する、流量可変機構の第３実施形態を示す。
第３実施形態に係る流量可変機構２８０は、円柱形状の相変化材料からなり、オリフィスＯＬの内部に組み込まれる。具体的には、円柱形状の相変化材料は、公知の方法によって、放圧通路Ｌ４の中心部に半径方向に伸縮可能に配設され、オリフィスＯＬを形成する。円柱形状の外周面の外方に位置する領域、即ち、その外周面と放圧通路Ｌ４の内周面との間に位置する円環形状の領域が潤滑油の流路となる。ここで、相変化材料は、固相と液相との間で相変化して体積変化するため、潤滑油の流路側、即ち、円柱形状の相変化部材の外周面に、体積変化に追従して相変化材料の漏出を防ぐ、伸縮性を有するフィルム２８２が取り付けられる。
【００４９】
かかる流量可変機構２８０によれば、潤滑油の温度が融点未満である状態（潤滑油温度：低）では、相変化材料の温度も融点未満となるため、相変化材料が固相となってその体積が小さくなる。このとき、円柱形状の相変化材料は、その半径内方へと縮まり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が大きくなる。また、潤滑油の温度が融点以上である状態（潤滑油温度：高）では、相変化材料の温度も融点以上となるため、相変化材料が気相となってその体積が大きくなる。このとき、円柱形状の相変化材料は、その半径外方へと広がり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が小さくなる。即ち、流量可変機構２８０は、潤滑油の温度に応じて、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積を変化させることで、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする。
【００５０】
なお、流量可変機構２８０による効果は、第２実施形態に係る流量可変機構２７０による効果と同様であるため、重複説明を排除するために、その説明を省略する。必要があれば、第２実施形態に係る流量可変機構２７０の説明を参照されたい。
【００５１】
図７は、熱膨張によって体積変化する、流量可変機構の第４実施形態を示す。
第４実施形態に係る流量可変機構２９０は、放圧通路Ｌ４を形成する駆動軸１６６より大きい熱膨張率を有する円筒形状の熱膨張材料、例えば、円筒形状の樹脂からなり、オリフィスＯＬの内部に組み込まれる。具体的には、円筒形状の熱膨張材料は、放圧通路Ｌ４の内径より若干大きな外径を有し、放圧通路Ｌ４に圧入されることで、オリフィスＯＬを形成する。また、円筒形状の内周面によって区画される領域、即ち、オリフィスＯＬの横断面の中央部が潤滑油の流路となる。
【００５２】
かかる流量可変機構２９０によれば、潤滑油の温度が低い状態では、熱膨張材料の熱膨張率が駆動軸１６６の熱膨張率より大きく、かつ、円筒形状の熱膨張材料が放圧通路Ｌ４に圧入されているため、円筒形状の内周面が半径外方へと広がり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が大きくなる。また、潤滑油の温度が高い状態では、上記制限があるため、円筒形状の内周面が半径内方へと縮まり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が小さくなる。即ち、流量可変機構２９０は、潤滑油の温度に応じて、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積を変化させることで、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする。
【００５３】
なお、流量可変機構２９０による効果は、第２実施形態に係る流量可変機構２７０による効果と同様であるため、重複説明を排除するために、その説明を省略する。必要があれば、第２実施形態に係る流量可変機構２７０の説明を参照されたい。
【００５４】
図８は、熱膨張によって体積変化する、流量可変機構の第５実施形態を示す。
第５実施形態に係る流量可変機構３００は、放圧通路Ｌ４を形成する駆動軸１６６より大きい熱膨張率を有する円柱形状の熱膨張材料、例えば、円柱形状の樹脂からなり、オリフィスＯＬの内部に組み込まれる。具体的には、円柱形状の熱膨張材料は、公知の方法によって、放圧通路Ｌ４の中心部に半径方向に伸縮可能に配設され、オリフィスＯＬを形成する。円柱形状の外周面の外方に位置する領域、即ち、その外周面と放圧通路Ｌ４の内周面との間に位置する円環形状の領域が潤滑油の流路となる。
【００５５】
かかる流量可変機構３００によれば、潤滑油の温度が低い状態では、熱膨張材料の熱膨張率が駆動軸１６６の熱膨張率より大きいため、円柱形状の熱膨張材料は、その半径内方へと縮まり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が大きくなる。また、潤滑油の温度が高い状態では、円柱形状の熱膨張材料は、その半径外方へと広がり、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積が小さくなる。即ち、流量可変機構３００は、潤滑油の温度に応じて、オリフィスＯＬ内の潤滑油の流路面積を変化させることで、オリフィスＯＬを通過する潤滑油の流量を可変とする。
【００５６】
なお、流量可変機構３００による効果は、第３実施形態に係る流量可変機構２８０による効果と同様であるため、重複説明を排除するために、その説明を省略する。必要があれば、第３実施形態に係る流量可変機構２８０の説明を参照されたい。
【００５７】
ここで、流量可変機構に相変化材料を使用した場合の特有の効果について説明する。
相変化材料は、固相から液相に相変化すると、材料によって多少の差はあるが、例えば、体積が５〜１０％ほど増加する。また、相変化材料は、固相と液相とが共存している場合にも、温度変化に応じた体積変化を行っている。一方、熱膨張材料は、例えば、アルミニウムの場合、温度が１℃変化すると体積が０．００２％ほど変化し、ナイロン、ポリエチレンなどの樹脂の場合、温度が１℃変化すると体積が０．０１％ほど変化する。
【００５８】
冷房運転と暖房運転とを切り替えた場合、例えば、潤滑油の温度変化が２０〜３０℃であると仮定すると、熱膨張材料の体積変化は、アルミニウムで約０．０６％、樹脂で約０．３％程度となる。従って、相変化材料は、熱膨張材料と比較すると、１０倍以上の体積変化特性を有することから、オリフィスを通過する潤滑油の流量の可変幅を大きくすることができる。
【００５９】
以上説明した実施形態では、圧縮機としては、スクロール圧縮機を前提としたが、往復圧縮機、斜板式圧縮機、ロータリーピストン圧縮機、スライドベーン型圧縮機などであってもよい。また、オイルセパレータとしては、遠心分離式に限らず、例えば、ラビリンス通路により気体冷媒から潤滑油を分離する方式であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１００  スクロール圧縮機（圧縮機）
１２０  スクロールユニット（圧縮機構）
１６６  駆動軸（圧縮機構）
２３０  オイルセパレータ
２４０  クランク機構（圧縮機構）
２６０  流量可変機構
２７０  流量可変機構
２７２  フィルム
２８０  流量可変機構
２８２  フィルム
Ｌ４  放圧通路（潤滑油の流路）
ＯＬ  オリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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