(57)【要約】【課題】油分離室を有する圧縮機において、空調システム中のオイル循環率が過度に低すぎると、高回転時の吐出温度が高い使用域で、圧縮機構の摺動部の潤滑性が悪くなるため、適度にオイルを吐出してオイル循環率を上げ、圧縮機の耐久性の低下を防止する。【解決手段】圧縮機構により圧縮された吐出冷媒が導かれる高圧室１４と、冷媒に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離される分離室１５と、分離室１５にて冷媒から分離された潤滑油が貯えられる貯油室１６とを備え、貯油室１６と高圧室１４との間に所定の冷媒温度で開閉する連通装置２６を設け、圧縮機の高回転時に吐出温度が高くなり所定温度以上になると連通装置２６が開口し、吐出冷媒の一部を高圧室１４から貯油室１６へ噴出させて貯油室１６に貯まっているオイルを圧縮機から吐出させ、空調システムの冷凍サイクル中のオイル循環率を高めて圧縮機の耐久性を向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を含む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前記流体が導かれる高圧室と、前記流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離される分離室と、前記分離室にて前記流体から分離された潤滑油が貯えられる貯油室とを備える圧縮機において、前記貯油室と前記高圧室との間に、前記高圧室又は前記貯油室の前記流体の温度を感知して所定の温度で開閉する連通装置を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
連通装置の開閉をバイメタルで行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
連通装置の開閉を形状記憶合金のバネで行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧縮を行う圧縮機に関するもので、たとえば自動車用空調装置などの圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機においては、圧縮された流体（以下冷媒と呼ぶ）と共に圧縮機構を潤滑する潤滑油の一部を圧縮機から空調システムの冷凍サイクル中へ吐出してしまう。圧縮機より冷媒と共に吐出される潤滑油の量が冷凍サイクル中に多くなればなるほど空調システムの効率が低下し、冷房能力が低下する。
【０００３】
このため、空調システムの冷凍サイクル中への潤滑油の吐出を抑制し空調システムの効率を向上させるため、圧縮機構の吐出側に、圧縮された冷媒から潤滑油を分離する分離室を設けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の圧縮機は、分離室の下側（重力の向き）には分離された潤滑油を貯える貯油室が形成され、分離室で分離された潤滑油を貯油室に排出する排出孔が分離室に形成されている。また、排出孔開口部から吹き出される潤滑油が貯油室に溜まった潤滑油面に当たり油面が波立ち変動するのを抑制することを目的に衝突壁を形成し、貯油室内の供給ポートより貯油室に溜まった潤滑油を圧縮機の潤滑部に供給している。
【特許文献１】特開平１１−８２３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の圧縮機においては、圧縮機が高速回転になるほど、分離室内の冷媒の旋回流も速くなり、潤滑油の分離効率が向上し空調システムの冷凍サイクル中の冷媒に含まれる潤滑油量が減り空調システムの効率が向上する。しかし、空調システムの冷凍サイクル中へ吐出する潤滑油が少なくなりすぎると冷媒中に含有される潤滑油の量が少なくなり冷凍サイクル中のオイル循環率が過度に少なくなるので、圧縮機構の摺動部の潤滑性が悪くなり、延いては、圧縮機構の焼き付き等の原因になり、圧縮機の耐久性が低下するという課題を有していた。
【０００６】
そこで本発明は上述の従来の課題に鑑み、実使用域の低回転時には潤滑油の分離効率を高めて空調システムの効率を向上させ、圧縮機が高回転で運転している時には冷凍サイクル中の冷媒に含有する潤滑油量が過度に少なくなることを抑制し耐久性を向上するようにした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】
前記従来の課題を解決するために、本発明による圧縮機においては、貯油室と高圧室との間に、高圧室又は貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度で開閉する連通装置を設けた構成としたものである。
【０００８】
このような構成によって、圧縮機の吐出温度が高くなると高圧室又は貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度で連通装置が開き、高圧室内を噴流している吐出冷媒の動圧により、吐出流れの一部が高圧室から前記連通装置より貯油室内へ流入する。貯油室に流入する吐出流れは、圧縮機の回転が高速になればなるほど速くなり、その影響が大きいほど貯油室に溜まった潤滑油面は乱れ、波立つため、貯油室と分離室を結ぶ導油路より潤滑油の一部が巻き上げられ、その巻き上げられた潤滑油は分離室からガス排出口へそして冷凍サ
イクル中へと吐出されることになるので、冷凍サイクル中の循環冷媒に含まれる潤滑油量は増えることになり、圧縮機に吸入される冷媒中に含有する潤滑油量が増加し圧縮機の耐久性を向上することができる。
【０００９】
一方、冷房性能が必要な低速回転時の場合は圧縮機の吐出温度が低いため、所定の温度に到達しないので連通装置が閉じたままとなり、オイル循環率が極めて低いレベルに維持され、空調システムの効率を向上させることができる。
【００１０】
従って、貯油室と高圧室との間において、これら相互間の冷媒移動を許容する連通装置を設け、高圧室又は貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度で開閉する構成により冷凍サイクル中のオイル循環率をコントロールすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧縮機においては、高圧室又は貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度で高圧室と貯油室を開閉する連通装置を設け、圧縮機が高速回転時において吐出温度が所定の温度より高くなる場合に連通装置が開き、吐出冷媒の一部を高圧室から貯油室へ噴出させることにより、貯油室に貯まっている潤滑油を巻き上げ冷凍サイクル中のオイル循環率を上げて、圧縮機の潤滑部潤滑不足を解消させて耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、圧縮機回転数が低い場合は所定の温度より低くなるので高圧室と貯油室を開閉する連通装置が閉じられ、冷凍サイクル中のオイル循環率を下げて空調システムの効率を上げ、冷房性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明の圧縮機は、潤滑油を含む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前記流体が導かれる高圧室と、前記流体に含まれる潤滑油の少なくとも一部が分離される分離室と、前記分離室にて前記流体から分離された潤滑油が貯えられる貯油室とを備える圧縮機において、前記貯油室と前記高圧室との間に、前記高圧室又は前記貯油室の前記流体の温度を感知して所定の温度で開閉する連通装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
これにより、圧縮機の吐出温度が高くなると連通装置が開き、吐出流れの一部が高圧室から前記連通装置より貯油室内へ流入することにより、貯油室に溜まった潤滑油面は乱れ、波立つため、貯油室と分離室を結ぶ導油路より潤滑油の一部が巻き上げられ、冷凍サイクル中へと吐出されて、冷凍サイクル中の循環冷媒に含まれる潤滑油量は増えることになり、圧縮機に吸入される冷媒中に含有する潤滑油量が増加し圧縮機の耐久性を向上することができる。一方、冷房性能が必要な低速回転時の場合は圧縮機の吐出温度が低いため、所定の温度に到達しないので連通装置が閉じたままとなり、オイル循環率が極めて低いレベルに維持され、空調システムの効率を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明の圧縮機は、第１の発明の連通装置の開閉をバイメタルで行うようにしたことを特徴とするもので、これにより簡単な構成で冷凍サイクル中のオイル循環率をコントロールすることができる。
【００１６】
第３の発明の圧縮機は、第１の発明の連通装置の開閉を形状記憶合金のバネで行うようにしたことを特徴とするもので、これにより簡単な構成で冷凍サイクル中のオイル循環率をコントロールすることができる。
【００１７】
以下、本発明の圧縮機について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による圧縮機の横断面図、図２は図１に示す圧縮機のＡ−Ａ断面図、である。
【００１９】
図示したように、この圧縮機においては、円筒内壁を有するシリンダ１に略円柱状のロータ２がその外周の一部がシリンダ１の内壁と微少隙間を形成するように回転自在に収容されている。ロータ２には複数のベーンスロット３が等間隔に設けられており、ベーンスロット３内には、摺動自在にベーン４がそれぞれ挿入されている。ロータ２はこれと一体的に形成された駆動軸５が回転駆動されることにより回転する。シリンダ１の両端開口部はそれぞれ前部側板６及び後部側板７により閉塞され、シリンダ１内部に作動室８が形成される。作動室８には吸入口９及び吐出口１０が連通し、吐出口１０は高圧通路１２に接続され、吐出口１０と高圧通路１２との間には吐出弁１１が配設されている。後部側板７には高圧ケース１３が取り付けられており、高圧ケース１３内には高圧室１４、分離室１５及び貯油室１６が形成されている。
【００２０】
高圧室１４は導入孔２１を介して分離室１５と連通している。分離室１５は圧縮された吐出冷媒に含まれる潤滑油を分離するために設けられている。分離室１５は導油路１７を介して貯油室１６と連通している。貯油室１６に貯められた潤滑油は給油路１８を介して圧縮機構を構成するロータ２、ベーン４、シリンダ１内壁等に供給され、各部を潤滑すると共に、ベーン背圧室１９に供給され、その圧力によりベーン４をロータ２の外側へ押し出す働きをする。潤滑油の給油は貯油室１６から圧縮機構に潤滑油を供給する給油路１８を介して行われ、給油路１８の途中には、ベーン背圧調整装置２０が設けられている。ベーン背圧調整装置２０は圧縮機構へ供給する潤滑油の給油圧力や給油量を圧縮機構周辺の冷媒圧力に応じて制御する。
【００２１】
エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて駆動軸５及びロータ２が、図２において時計方向に回転すると、これに伴い低圧冷媒が吸入口９より作動室８内に流入する。ロータ２の回転に伴い圧縮された吐出冷媒は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１２に吐出され、高圧室１４内に流入する。さらに、吐出冷媒は導入孔２１から分離室１５に流入し、分離室１５で吐出冷媒に含まれる潤滑油が分離される。
【００２２】
ところで、分離室１５は円筒状の空間が設けられており、この円筒空間に吐出冷媒を導く導入孔２１は、この円筒空間の接線方向に吐出冷媒を導くように、形成されている。吐出冷媒に含まれる潤滑油は円筒空間を旋回中に遠心力により、分離室１５の円筒状部の内周面２２に接触し冷媒ガスから分離される。吐出冷媒はガス排出口２３より圧縮機外に吐出され、分離された潤滑油は内周面２２に沿って下方に移動する。本実施の形態では、円筒空間下部にこれに結合して略逆円錐状の空間が形成されており、分離室１５は主にこの略逆円錐状の空間と上述の円筒空間とから構成される。
【００２３】
分離室１５の下端部には分離された潤滑油を貯油室１６に導く導油路１７が形成されている。導油路１７は、図１に示したように、鉛直下方に向かって形成されており、導油路１７のオイル排出口２４は貯油室１６に貯まった潤滑油の油面より鉛直方向において下方の潤滑油中で開口している。そして、分離された潤滑油の自重を利用するといった技術的思想の基に、貯油室１６内上部と分離室１５との間に、これら相互間の冷媒移動を許容する再導入孔２５を設けることにより、貯油室１６上部に貯まった冷媒ガス等の気体流を分離室に移動させ、分離室内の油面を、貯油室の油面に対して、鉛直方向に同等か、少し下方向になるように作用させている。
【００２４】
さらに、貯油室１６内上部と高圧室１４との間には、貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度で開閉する連通装置２６が設けられている。
【００２５】
実施の形態１による連通装置の詳細について説明する。図３，図４は図１に示す圧縮機の連通装置の断面図、図５は本発明の実施の形態１による圧縮機の吐出温度特性図、図６は本発明の実施の形態１による圧縮機のオイル循環率特性図である。
【００２６】
図３，図４において、貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度で作用するバイメタル２６ａをネジ２６ｂで高圧ケース１３に固定し、弁体として鋼球２６ｃ、球座２６ｄ、連通路２６ｅで開閉する構成となっている。連通路２６ｅの穴径は２ｍｍ程度が流量と流速の点から望ましいが、これに限定するものではない。
【００２７】
このような構成によって、図５に示すように圧縮機の回転数が上がるにつれて吐出冷媒の吐出温度が上がり、貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度（例えば１３０℃）になるとバイメタル２６ａが鋼球２６ｃを球座２６ｄより離す方向に反転して連通路２６ｅを開口する。連通装置２６が開口すると高圧室１４内で噴流状態の吐出冷媒が貯油室に噴出されるように吹出される。そして、吹出された吐出冷媒の動圧により貯油室１６内の油面が大きく変動するので潤滑油が導油路１７のオイル排出口２４を経由して貯油室から分離室へ巻き上げられガス排出口２３より圧縮機の外へ吐き出され、図６の圧縮機のオイル循環率特性図に示すように冷凍サイクル中のオイル循環率が急増する。
【００２８】
オイル循環率が急増することにより圧縮機の吸入口９から作動室８へ流入する潤滑油が増え、作動室８内の摺動部の潤滑性が格段に向上する。また、圧縮される冷媒も潤滑油で冷却され、図５に示すように圧縮機の吐出温度が大幅に低下し、圧縮機自体の耐久性も向上するが圧縮機のガス排出口２３に接続されるホース（図示せず）の耐久性も向上することができる。
【００２９】
一方圧縮機回転数が低い場合は吐出温度も所定の温度より低くなるので図４に示すように鋼球２６ｃを球座２６ｄより当接する方向に反転して連通路２６ｅを閉じる。
【００３０】
これにより、高圧室１４と貯油室１６は気密区画されるので、貯油室１６の油面は変動することも無く、貯油室に多量の潤滑油が貯められ、ガス排出口２３から吐き出される潤滑油も減り、オイル循環率が図６に示すように極めて少なくなるので、空調システム効率を良くし、冷房性能を上げることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について説明する。図７，図８は、本発明の実施の形態２による圧縮機の連通装置の断面図である。
【００３２】
図７，図８において、貯油室の冷媒の温度を感知して所定の温度（例えば１３０℃）で作用する形状記憶合金のバネ２７ａをネジ２７ｂで高圧ケース１３に固定し、弁体として鋼球２７ｃ、球座２７ｄ、連通路２７ｅで開閉する構成となっている。バネ２７ａは、所定の温度より高くなれば縮んで鋼球２７ｃを引き下げて連通路２７ｅを開口し、所定の温度より低くなれば連通路２７ｅを閉じる。連通路２７ｅの穴径は２ｍｍ程度が流量と流速の点から望ましいが、これに限定するものではない。
【００３３】
本発明の圧縮機に実施の形態２のような連通装置２７を設けても実施の形態１と同様な作用効果を得ることができる。
【００３４】
なお、上述の実施の形態では、圧縮機として、スライディングベーン型ロータリ圧縮機構を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローリングピストン型、スクロール型等その他の圧縮機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１による圧縮機の横断面図
【図２】図１に示す圧縮機のＡ−Ａ断面図
【図３】図１に示す圧縮機の連通装置の断面図（開口時）
【図４】図１に示す圧縮機の連通装置の断面図（閉口時）
【図５】本発明の実施の形態１による圧縮機の吐出温度特性図
【図６】本発明の実施の形態１による圧縮機のオイル循環率特性図
【図７】本発明の実施の形態２による圧縮機の連通装置の断面図（開口時）
【図８】本発明の実施の形態２による圧縮機の連通装置の断面図（閉口時）
【符号の説明】
【００３６】
１  シリンダ
２  ロータ
３  ベーンスロット
４  ベーン
５  駆動軸
８  作動室
９  吸入口
１０  吐出口
１１  吐出弁
１２  高圧通路
１３  高圧ケース
１４  高圧室
１５  分離室
１６  貯油室
２１  導入孔
２３  ガス排出口
２４  オイル排出口
２６  連通装置
２６ａ  バイメタル
２６ｃ  鋼球
２６ｄ  球座
２６ｅ  連通路
２７    連通装置
２７ａ  形状記憶合金バネ
２７ｃ  鋼球
２７ｄ  球座
２７ｅ  連通路
【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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