(57)【要約】【課題】  簡単な構成にてスクロール圧縮機での良好な潤滑状態が確保される冷凍回路を提供する。【解決手段】  冷凍回路は、潤滑油を含んだ作動流体が循環する循環流路２を備える。循環流路２にはスクロール圧縮機４が介挿されるとともに冷凍機器群としての凝縮器６、レシーバドライヤ８、膨張弁１０及び蒸発器１２が介挿され、冷凍機器群は、循環流路２を圧縮機４よりも下流の高圧域２ａと上流の低圧域２ｂとに区分している。また、冷凍回路は、潤滑油を還流する潤滑油還流手段を備え、当該手段は、高圧域２ａに介挿されたオイルセパレータ７０と、セパレータ７０により分離され且つ圧縮機４の駆動室４０に還流する潤滑油を、単独若しくは作動流体に混入させた状態で駆動室４０に供給する流路構成とを含む。例えば、流路構成は、圧縮機４のハウジング１４に設けられ、駆動室４０に連通する供給ポート７２を含む。【選択図】      図１
2007064576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を含んだ作動流体が循環する循環流路と、
前記循環流路に介挿され、ハウジング内にスクロールユニットを収容するとともに、このスクロールユニットのための駆動ユニットが配置される駆動室を有したスクロール圧縮機と、
前記循環流路に設けられ、前記スクロール圧縮機から吐出された高圧の作動流体を使用して冷凍能力を発揮する冷凍機器群であって、前記循環流路を前記スクロール圧縮機よりも下流側の高圧域と前記スクロール圧縮機よりも上流側の低圧域とに区分する冷凍機器群と、
前記循環流路の前記高圧域に介挿されたオイルセパレータを含み、前記オイルセパレータにより前記作動流体から分離した前記潤滑油を前記スクロール圧縮機の駆動室に還流させる潤滑油還流手段と
を具備した冷凍回路において、
前記潤滑油還流手段は、オイルセパレータにて分離され且つ前記駆動室に還流する潤滑油を単独若しくは作動流体に混入させた状態で前記駆動室に供給する流路構成を含むことを特徴とする冷凍回路。
【請求項２】
前記流路構成は、前記ハウジングに形成され、前記駆動室に連通する供給ポートを含むことを特徴とする請求項１記載の冷凍回路。
【請求項３】
前記流路構成は、
前記オイルセパレータと前記循環流路の前記低圧域とを接続し、前記オイルセパレータにて分離された潤滑油を前記スクロール圧縮機に吸入される作動流体に混入させる第１還流路と、
前記循環流路と前記第１還流路との接続点よりも上流側の前記第１還流路の部位から分岐され、前記供給ポートに接続された第２還流路と
を更に含む
ことを特徴とする請求項２記載の冷凍回路。
【請求項４】
前記流路構成は、
前記オイルセパレータと前記循環流路の前記低圧域とを接続し、前記オイルセパレータにて分離された潤滑油を前記スクロール圧縮機に吸入される作動流体に混入させる第１還流路と、
前記循環流路と前記第１還流路との接続点よりも下流側の前記低圧域の部位から分岐され、前記潤滑油供給ポートに接続された第２還流路と
を更に含む
ことを特徴とする請求項２記載の冷凍回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスヒートポンプエアコンに好適する冷凍回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷凍回路は、作動流体としての冷媒が循環する循環流路にそれぞれ介挿されたスクロール圧縮機及び冷凍機器群を備えている。この冷凍機器群は凝縮器、膨張弁及び蒸発器等から構成され、スクロール圧縮機から吐出された高圧の冷媒を使用して冷凍能力を発揮し、この後、冷媒をスクロール圧縮機に戻す。つまり、循環流路は冷凍機器群により、スクロール圧縮機よりも上流側の低圧域とその下流側の高圧域とに区分される。また、循環流路を流れる冷媒には潤滑油が含まれるが、冷媒中の潤滑油は冷凍機器群の冷凍能力を低下させるため、循環流路の高圧域にはオイルセパレータが介挿されている。オイルセパレータは、その内部で冷媒中から潤滑油の一部を分離し、潤滑油の含有量が低減した冷媒を冷凍機器群に向けて流出させる。一方、オイルセパレータと循環流路の低圧域とは還流路を介して接続されており、オイルセパレータにて分離された潤滑油は還流路を通じ、循環流路の低圧域を流れる冷媒に合流、つまり、戻される。
【０００３】
従って、冷媒中の潤滑油の一部がオイルセパレータにより分離されても、スクロール圧縮機は、潤滑油が戻された後の冷媒を吸入することができるから（例えば特許文献１参照）、その吸入冷媒中の潤滑油がスクロールユニットを駆動するための駆動ユニットの軸受や可動部分に供給され、これにより、駆動ユニットの潤滑状態が良好に保たれると考えられている。
【特許文献１】特開平2001-355585号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術の冷凍回路では、スクロール圧縮機の駆動室の隅々にまで潤滑油が行き渡らず、駆動ユニットの潤滑状態が悪化し、スクロール圧縮機の耐久性や燃費が低下する虞がある。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成にてスクロール圧縮機での良好な潤滑状態が確保される冷凍回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明によれば、潤滑油を含んだ作動流体が循環する循環流路と、前記循環流路に介挿され、ハウジング内にスクロールユニットを収容するとともに、このスクロールユニットのための駆動ユニットが配置される駆動室を有したスクロール圧縮機と、前記循環流路に設けられ、前記スクロール圧縮機から吐出された高圧の作動流体を使用して冷凍能力を発揮する冷凍機器群であって、前記循環流路を前記スクロール圧縮機よりも下流側の高圧域と前記スクロール圧縮機よりも上流側の低圧域とに区分する冷凍機器群と、前記循環流路の前記高圧域に介挿されたオイルセパレータを含み、前記オイルセパレータにより前記作動流体から分離した前記潤滑油を前記スクロール圧縮機の駆動室に還流させる潤滑油還流手段とを具備した冷凍回路において、前記潤滑油還流手段は、オイルセパレータにて分離され且つ前記駆動室に還流する潤滑油を単独若しくは作動流体に混入させた状態で前記駆動室に供給する流路構成を含むことを特徴とする冷凍回路が提供される（請求項１）。
【０００６】
好適な態様として、前記流路構成は、前記ハウジングに形成され、前記駆動室に連通する供給ポートを含む（請求項２）。
好適な態様として、前記流路構成は、前記オイルセパレータと前記循環流路の前記低圧域とを接続し、前記オイルセパレータにて分離された潤滑油を前記スクロール圧縮機に吸入される作動流体に混入させる第１還流路と、前記循環流路と前記第１還流路との接続点よりも上流側の前記第１還流路の部位から分岐され、前記供給ポートに接続された第２還流路とを更に含む（請求項３）。
【０００７】
好適な態様として、前記流路構成は、前記オイルセパレータと前記循環流路の前記低圧域とを接続し、前記オイルセパレータにて分離された潤滑油を前記スクロール圧縮機に吸入される作動流体に混入させる第１還流路と、前記循環流路と前記第１還流路との接続点よりも下流側の前記低圧域の部位から分岐され、前記潤滑油供給ポートに接続された第２還流路とを更に含む（請求項４）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１〜４の冷凍回路によれば、潤滑油還流手段の流路構成により、潤滑油が駆動室に供給されるので、駆動室の隅々にまで潤滑油が供給される。このため、駆動ユニットの各軸受等に潤滑油が確実に供給され、スクロール圧縮機での良好な潤滑状態が確保される。この結果、これらの冷凍回路によれば、スクロール圧縮機の耐久性及び燃費が向上する。
【０００９】
特に、請求項２の冷凍回路によれば、スクロール圧縮機での良好な潤滑状態が簡単な構成にて保たれる。
また、請求項３の冷凍回路によれば、第２還流路を介して駆動室に潤滑油が単独で供給されるので、冷凍機器群の負荷変動等に起因して液状の作動流体が低圧域を流れていても、第２還流路を介して駆動室に液状の作動流体が供給されることはない。このため、液状の作動流体により駆動ユニットの各軸受等から潤滑油が洗い流され、スクロール圧縮機での潤滑状態が悪化することが防止される。つまり、冷凍機器群の負荷変動に影響されることなく、スクロール圧縮機での良好な潤滑状態が保たれる。
【００１０】
そして、請求項４の冷凍回路によれば、駆動室に低圧域の冷媒に混入された潤滑油が供給されるので、オイルセパレータから第１還流路に流出した潤滑油の温度が、高圧域での冷媒温度に対応して高温であっても、冷媒と混入されることにより適当な温度範囲まで低下する。このため、潤滑油は駆動ユニットの各軸受等にてその潤滑作用を有効に発揮し、スクロール圧縮機にて良好な潤滑状態が確保される。つまり、冷媒の種類に関係無く、スクロール圧縮機での良好な潤滑状態が保たれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は一実施例のガスヒートポンプ（ＧＨＰ）エアコンを構成する冷凍回路の概略を示し、このＧＨＰエアコンによれば、室内を所望の設定温度にて冷房可能である。
冷凍回路は、潤滑油を含む冷媒が循環する循環流路２を有し、この循環流路２は室内から屋外に亘って設置されている。屋外を延びる循環流路２の部分には、冷媒の流動方向でみて、スクロール圧縮機４、凝縮器６、レシーバドライヤ８及び膨張弁１０が順次介挿され、室内を延びる循環流路２の部分には、膨張弁１０よりも下流に位置して蒸発器１２が介挿されている。これら凝縮器６、レシーバドライヤ８、膨張弁１０及び蒸発器１２は、スクロール圧縮機４から送出された高圧の冷媒を利用して室内を冷房する冷凍機器群としての機能を有する。従って、循環流路２は、冷凍機器群により、スクロール圧縮機４よりも下流側の高圧域２ａとスクロール圧縮機４よりも上流側の低圧域２ｂとに区分される。
【００１２】
スクロール圧縮機４はハウジング１４を備え、ハウジング１４はフロントハウジング１６及びケーシング１８を有する。フロントハウジング１６は、段付きの筒形状をなし、互いに連なる小径筒部１６ａ及び大径筒部１６ｂを有する。一方、ケーシング１８はカップ形状をなし、ケーシングの開口端が大径筒部１６ｂの外端に気密に連結されている。
ケーシング１８は、図示しないけれども、その外周壁に吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。吸入ポートは、循環流路２の低圧域２ｂを介して蒸発器１２に繋がれ、吐出ポートは、循環流路２の高圧域２ａを介して凝縮器６に繋がれている。
【００１３】
ケーシング１８内にはスクロールユニット２０が収容され、スクロールユニット２０は可動スクロール２２及び固定スクロール２４からなる。可動及び固定スクロール２２,２４の各々は、基板２２ａ,２４ａ及び当該基板２２ａ,２４ａに設けられた渦巻き壁２２ｂ,２４ｂを有する。可動スクロール２２は、固定スクロール２４に対して噛み合うように配置され、この配置下において、可動スクロール２２と固定スクロール２４との間には圧縮室２６が形成されるとともに、可動スクロール２２は固定スクロール２４に対し旋回運動可能である。可動スクロール２２の旋回運動に伴い、圧縮室２６は位置及び容積が変化し、スクロールユニット２０は、この圧縮室２６を介して冷媒の吸込工程及び冷媒の圧縮／吐出工程を実行する。
【００１４】
スクロールユニット２０の外周とケーシング１８の内周壁との間には、吸入ポートに連通した吸入室２８が区画されている。吸入ポートは吸入室２８を区画するケーシング１８の内周壁の部分にて開口し、冷媒は吸入室２８から圧縮室２６に吸込まれる。また、スクロールユニット２０の固定スクロール２４側、つまり、固定スクロール２４の基板２４ａとケーシング１８の内端壁との間には、吐出ポートに連通した吐出室３０が区画され、圧縮室２６から吐出室３０に吐出弁３２を介して圧縮された冷媒が吐出される。吐出弁３２は、固定スクロール２４の基板２４ａの略中央に形成された弁孔としての吐出孔３４、吐出孔３４を開閉するためのリード弁体３６及びその弁押さえ３８からなる。
【００１５】
更に、スクロールユニット２０とフロントハウジング１６の大径筒部１６ｂの内端壁との間には駆動室４０が形成され、駆動室４０には、ガスエンジン４２からの動力供給を受けて可動スクロール２２に旋回運動を付与する駆動ユニットが配置される。
より詳しくは、フロントハウジング１６には駆動軸４４が配置され、駆動軸４４は小径筒部１６ａを貫通して延びている。駆動軸４４には、大径筒部１６ｂの内端壁を貫通する部分に軸封止ユニット４６が取り付けられ、軸封止ユニット４６により小径筒部１６ａと大径筒部１６ｂとの間は気密に区画されている。従って、駆動軸４４の一端は、小径筒部１６ａの外端から突出してフロントハウジング１６の外部に位置し、その他端は駆動室４０内に位置している。
【００１６】
フロントハウジング１６の外部に位置する駆動軸４４の一端には、電磁クラッチ４８が取りつけられている。電磁クラッチ４８はそのドライブ側に駆動プーリ４８ａを有し、この駆動プーリ４８ａは、軸受５０を介して小径筒部１６ａに回転自在に支持されている。駆動プーリ４８ａは、ガスエンジン４２からの動力を受けて回転され、駆動プーリ４８ａの回転はその電磁クラッチ４８を介して駆動軸４４に伝達可能である。従って、ガスエンジン４２の駆動中、電磁クラッチ４８がオン作動されれば、駆動軸４４は駆動プーリ４８ａとともに回転される。
【００１７】
駆動室４０内に位置する駆動軸４４の他端は、駆動ユニットを構成する大径端部４４ａとして形成され、大径端部４４ａと大径筒部１６ｂとの間には軸受５２が介装されている。なお、小径筒部１６ａ内を延びる駆動軸４４の部分と小径筒部１６ａとの間には、ボール軸受５４が介装され、駆動軸４４は、これら軸受５２及びボール軸受５４を介してフロントハウジング１６により回転自在に支持されている。
【００１８】
駆動軸４４の大径端部４４ａからはクランクピン５６が偏心して突出し、クランクピン５６には偏心ブッシュ５８が回転可能に取り付けられている。偏心ブッシュ５８の外周面は、可動スクロール２２の基板２２ａから一体に突出したボスにより囲まれ、偏心ブッシュ５８とボスとの間にニードル軸受６０が介装されている。従って、可動スクロール２２は、ニードル軸受６０、偏心ブッシュ５８及びクランクピン５６を介して駆動軸４４に回転自在に支持され、駆動軸４４の回転に伴い固定スクロール２４に対して旋回運動する。
【００１９】
なお、偏心ブッシュ５８にはカウンタウエイト６２が取付けられており、このカウンタウエイト６２は、可動スクロール２２の旋回運動に対するバランスウエイトとなる。また、フロントハウジング１６の大径筒部１６ｂの外端壁と可動スクロール２２の基板２２ａとの間には、可動スクロール２２の自転阻止機能を兼ね備えたスラストベアリングとしてボールカップリング６４が介装されている。ボールカップリング６４は一対のリングプレート６６を含み、各リングプレート６６は、フロントハウジング１６の大径筒部１６ｂの外端壁又は可動スクロール２２の基板２２ａに固定されている。これらリングプレート６６にはその周方向に等間隔を存して環状レースが形成され、これらリングプレート６６の環状レース間にボール６８が挟持されている。
【００２０】
上述した冷凍回路は、潤滑油還流手段を更に有し、潤滑油還流手段はスクロール圧縮機４から送出された冷媒から潤滑油を一部分離した後、分離した潤滑油を冷凍機器群をバイパスしてスクロール圧縮機４に還流する。より詳しくは、潤滑油還流手段は、潤滑油から例えば遠心分離により潤滑油を分離するオイルセパレータ７０を有し、オイルセパレータ７０は循環流路２の高圧域２ａ、つまり凝縮器６の上流に介挿される。そして、潤滑油還流手段は、オイルセパレータ７０にて分離された潤滑油をスクロール圧縮機４の駆動室４０に供給する流路構成を有する。
【００２１】
潤滑油還流手段の流路構成は、スクロール圧縮機４のフロントハウジング１６に設けられた供給ポート７２を含む。供給ポート７２は、大径筒部１６ｂの内端壁近傍にて大径筒部１６ｂの外周壁を径方向に貫通し、フロントハウジング１６の外周面にて開口した開口端と、駆動室４０に開口した開口端とを有する。ここで、吸入室２８も可動スクロール２２の基板２２ａとケーシング１８の外周壁との隙間を通じて駆動室４０に開口しているが、供給ポート７２が開口した駆動室４０の領域は、吸入室２８が開口した駆動室４０の領域から最も遠い領域であり、これらの領域は、駆動軸４４の大径端部４４ａ及び軸受５２により相互に隔てられている。
【００２２】
そして更に、この流路構成は、オイルセパレータ７０と循環流路２の低圧域２ｂとを接続する第１還流路７４を含む。第１還流路７４は、その下流端である低圧域２ｂとの合流点７６よりも上流に分岐点７８が設けられ、分岐点７８と供給ポート７２との間は第２還流路８０により接続されている。なお、第１還流路７４の上流端は、オイルセパレータ７０の潤滑油流出口に接続され、この潤滑油流出口からは、分離された潤滑油のみが冷媒とは別に流出する。
【００２３】
上述した冷凍回路では、スクロール圧縮機４は、その旋回ユニットがガスエンジン４２からの動力を受けて可動スクロール２２が旋回運動すると、循環流路２の低圧域２ｂから吸入ポートを介してガス状態の冷媒を吸い込んで圧縮し、高温高圧のガス状態の冷媒にして循環流路２の高圧域２ａに吐出する。つまり、スクロール圧縮機４は冷媒を圧縮しながら冷媒の流動を生成する。
【００２４】
スクロール圧縮機４からの高圧の冷媒は、オイルセパレータ７０にて潤滑油が分離された後、凝縮器６を通過する。この通過の際、凝縮器６が送風ファン（図示せず）からの風を受けることで冷媒は空冷されて凝縮し、液状態の冷媒になる。この後、冷媒は、レシーバドライヤ８にて気泡及び水分が除去されてから、膨張弁１０を介して膨張してより低温になり、そして、蒸発器１２内にて気化する。この気化の際、ブロワファン（図示せず）により蒸発器１２から室内へ向かう風を発生させることで、冷媒によって気化熱を奪われた冷風が室内へと流入し、これにより室内の温度が調整される。そして、蒸発器１２で気化した低温低圧状態の冷媒は、循環流路２の低圧域２ｂから吸入ポートを通じてスクロール圧縮機４に吸入され、上述した冷凍サイクルが繰り返される。
【００２５】
オイルセパレータ７０で分離された潤滑油は、高圧域２ａと低圧域２ｂとの間の圧力差を利用してオイルセパレータ７０の潤滑油流出口から第１還流路７４に流出する。流出した潤滑油は第１還流路７４の分岐点７８で一部が分岐されるが、残部はそのまま第１還流路７４を流れて合流点７６にて低圧域２ｂの冷媒に混入され、吸入ポートを介して吸入室２８に流入する。そして、吸入室２８に流入した潤滑油のうち更に一部が、吸入室２８側の駆動室４０の領域に流入する。一方、分岐点７８で分岐された潤滑油は、第２還流路８０及び供給ポート７２を介して供給ポート７２側の駆動室４０の領域に直接流入する。
【００２６】
上述した冷凍回路では、オイルセパレータ７０にて分離された潤滑油が凝縮器６等の冷凍機器群をバイパスしてスクロール圧縮機４に還流されるため、冷凍能力の低下が防止される。
その上、上述した冷凍回路によれば、潤滑油還流手段によりスクロール圧縮機４に還流される潤滑油のうち一部は、供給ポート７２を介して駆動室４０に直接供給される一方、残部は、圧縮室２６に吸入される潤滑油を除き、吸入ポート及び吸入室２８を介して駆動室４０に供給される。このため、スクロール圧縮機４では、供給ポート７２側及び吸入室２８側の駆動室４０の両領域に対して隅々にまで潤滑油が行き渡り、駆動ユニットにおける各軸受５２,６０、ボールカップリング６４及びその他の摺動部、更には軸封止ユニット４６に潤滑油が十分に供給され、スクロール圧縮機４での良好な潤滑状態が確保される。この結果、この冷凍回路によれば、スクロール圧縮機４の耐久性及び燃費が向上する。
【００２７】
また、上述した冷凍回路によれば、第２還流路８０を介して駆動室４０に潤滑油が単独で供給されるので、冷凍機器群の負荷変動等に起因して液状の冷媒が低圧域２ｂを流れていても、第２還流路８０を介して駆動室４０に液状の冷媒が供給されることはない。このため、液状の冷媒により駆動ユニットの軸受５２や軸封止ユニット４６から潤滑油が洗い流されることはなく、スクロール圧縮機４での潤滑状態が悪化するのが防止される。つまり、冷凍機器群の負荷変動に影響されることなく、スクロール圧縮機４での良好な潤滑状態が保たれる。
【００２８】
更に、上述した冷凍回路によれば、スクロール圧縮機４のフロントハウジング１６に供給ポート７２を形成し、供給ポート７２に第１還流路７４から分岐した第２還流路８０を接続したのみの簡単な構成にて、スクロール圧縮機４での良好な潤滑状態を得ることができる。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
【００２９】
例えば、一実施例の冷凍回路は、冷凍機器群としてレシーバドライヤ８及び膨張弁１０を含んでいたが、冷凍機器群の構成は特に限定されず、レシーバドライヤ８を省略してもよく、あるいは、これらに代えて固定絞り及びアキュムレータを用いてもよい。
図２は、変形例の冷凍回路を示し、この冷凍回路では、一実施例での分岐点７８に代えて、低圧域２ｂに合流点７６よりも下流にて分岐点８２が設けられ、分岐点８２と供給ポート７２との間を第２還流路８０が接続している。この変形例では、オイルセパレータ７０の潤滑油流出口から第１還流路７４に流出した潤滑油は、合流点７６で低圧域２ｂの冷媒に混入される。そして、潤滑油が混入された冷媒は、分岐点８２で一部が分岐されるが、残部はそのまま低圧域２ｂの下流部分を流れ、吸入ポートを介して吸入室２８に流入する。そして、吸入室２８に流入した冷媒のうち更に一部が、吸入室２８側の駆動室４０の領域に流入することで、当該領域に潤滑油が供給される。一方、潤滑油が混入された状態で分岐点８２から分岐された冷媒は、第２還流路８０及び供給ポート７２を介して供給ポート７２側の駆動室４０の領域に直接流入し、これにより当該領域に潤滑油が供給される。この変形例の冷凍回路の場合、低圧域２ｂの冷媒に混入された状態の潤滑油が駆動室４０に供給される。この場合、オイルセパレータ７０から第１還流路７４に流出した潤滑油の温度が、高圧域２ａでの冷媒温度に対応して高温であっても、冷媒と混入されることにより適当な温度範囲まで低下する。このため、潤滑油は駆動ユニットの各軸受５２等にてその潤滑作用を有効に発揮し、スクロール圧縮機４にて良好な潤滑状態が確保される。つまり、この冷凍回路は、冷媒の種類に関係無くスクロール圧縮機４での良好な潤滑状態が保たれるので、例えばＣＯ２冷媒に好適する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施例のガスヒートポンプエアコンを構成する冷凍回路の概略をスクロール圧縮機の縦断面とともに示した図である。
【図２】図１の冷凍回路に変形例の流路構成を適用した図である。
【符号の説明】
【００３１】
２      循環流路
２ａ      高圧域
２ｂ      低圧域
４      スクロール圧縮機
６      凝縮器
８      レシーバドライヤ
１０      膨張弁
１２      蒸発器
１４      ハウジング
４０      駆動室
７０      オイルセパレータ
７２      供給ポート
７４      第１還流路
７６      合流点（接続点）
７８      分岐点
８０      第２還流路
【図１】
2007064576.tif 000003
【図２】
2007064576.tif 000004